无机材料工艺学考试重点.docx

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1、可塑性：粘土与适量水混练后形成的泥团，在外力作用下，可塑造成各种形状而不开裂；当外力除去以后，仍能保持该形状不变的性能可塑性指数：表示粘土能形成可塑泥团的水分变化范围。液限：指粘土（或坯料）由塑性状态进入流动状态时的含水量，反映粘土颗粒与水分子亲和力的大小塑限：指粘土（或坯料）由粉末状态进入塑性状态时的含水量，表示粘土被水润湿后，形成水化膜，使粘土颗粒能相对滑动而出现可塑性时的含水量颗粒细有机质含量高；颗粒吸附的阳离子浓度大，半径小、电价高，如Ca2+，H+，吸附水膜厚；可塑性越好 离子交换性：粘土粒子因边棱断键和晶格内部离子同晶取代而带电，吸附溶液中异号离子该被吸附离子可被其他离子所置换（离

2、子交换容量 pH7时每100g干粘土所附的阳离子或阴离子的毫摩尔数来表示）（影响因素：粘土的种类、带电机理、结晶度、分散度。触变性：粘土泥浆或可塑泥团在静置以后变稠或凝固；受到搅拌或振动时，粘度降低而流动性增加；放置一段时间后又恢复原来状态。（影响因素：矿物组成、颗粒大小和形状、水分含量、电解质种类与用量、泥浆（或可塑泥料）的温度）（对生产影响: 触变性过大：注浆成型后易变形,管道输送泥浆困难; 触变性过小：生坯强度不够，影响成型、脱模与修坯质量）粘土在陶瓷生产中的重要作用 (1) 粘土可塑性是陶瓷坯泥赖以成型的基础。 (2) 粘土使注浆泥料与釉料具有悬浮性与稳定性，是陶瓷注浆泥料与釉料的必备

3、性质。 (3) 粘土一般呈细分散颗粒，同时具有结合性，这可在坯料中结合其他瘠性原料并使坯料具有一定干燥强度，有利于坯体成型加工。(4) 粘土是陶瓷坯体烧结时的主体，其中Al2O3含量和杂质含量是决定陶瓷坯体烧结程度、烧结温度和软化温度的主要因素。 (5) 粘土形成瓷器的主体结构，是瓷器中莫来石晶体的主要来源，莫来石晶体能赋予瓷器以良好的机械强度、介电性能、热稳定性和化学稳定性。石英在陶瓷工业中的作用： 其为瘠性料，调节泥料可塑性，加快坯体干燥，降低干燥收缩，防止变形；提供瓷体石英晶相，与莫来石一起构成结构骨架，增加机械强度，改善白度和透光度；提高釉的熔融温度与粘度， 减少热膨胀系数，赋予高的机

4、械强度、硬度、耐磨性和耐化学侵蚀性。陶瓷原料的质量控制 原料质量直接影响陶瓷产品质量，原料的纯度，细度，粒形和活性是衡量原料质量的四大要素：1）纯度。纯度越高，杂质越少，但矿物的数量和种类也越少，原料不易，生产中应根据工艺要求灵活掌握。2）细度。细度越高，反应越快，烧结时间越短。细度越高的粘土，可塑性越好，但粉碎时耗电量大，成本高。陶瓷原料细度，最好在1以下。3）粒形。一般颗粒的形状有三种：a:近似于球形的粒形b:近似于盘形的针状c:近似于棒形的针状颗粒形状对成型，烧结和使用性能有一定的影响，球粒状最好。呈鳞片状或针状的常需预烧，破坏其晶体结构或通过机械粉碎改变其颗粒形状。4）活性。衡量原料化

5、学反应能力及速度的指标。原料化学活性越好，烧结温度越低。陶瓷的分类 陶瓷分类一（按性能分为普通陶瓷和特种陶瓷）：普通陶瓷：采用粘土类及其它天然矿物原料制得，也称传统硅酸盐陶瓷。特种陶瓷： （氧化物，非氧化物，金属陶瓷等）采用化工或合成原料，组成范围超出硅酸盐材料范畴。又分为结构陶瓷和功能陶瓷。结构陶瓷定义：定义1：是一种坚硬耐磨，且具有耐高温，耐腐蚀，抗压，不老化等结构性能的陶瓷材料。定义2：是一类在1000高温下抗形变和断裂优于金属的陶瓷材料。功能陶瓷定义：功能陶瓷是指以电，磁，光，声，热，力，化学和生物等信息的检测，转换，耦合，传输及存储等功能为主要特征的陶瓷材料 陶瓷分类二：（按烧结程度

6、分类） （1） 瓷器瓷质制品：日用细瓷、玻化砖、卫生陶瓷等。坯体致密，吸水率低，烧成收缩率大，烧成过程中易变形，较难生产大规格产品，制品可有釉或无釉。 （2）陶器陶质制品：釉面砖（内墙砖）、日用精陶等。 断面粗糙无关，不透明，敲击之声音粗哑，有的无釉，有的施釉。坯体吸水率高，有利于施工时采用水泥砂浆铺贴，但坯体防污能力差，通常在制品使用面施釉以保证使用面不吸水和易清洁的要求，同时也起着装饰产品作用。（3）炻器炻质制品，也称半瓷，是介于陶器和瓷器之间的一类产品。1）坯体烧结程度较低，吸水率较高，烧成收缩率较小，2）易制成形状较复杂或大规格制品；3）大部分制品表面施釉；陶瓷坯、釉料组成表示方法1.

7、 化学组成表示法（氧化物质量分数表示法）：以SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、K2O、Na2O 、灼烧减量等的含量以质量分数来表示。特点：准确反映坯（釉）料的化学组成；根据其含量，推断坯、釉基本性能，如：坯料烧成温度、收缩、产品色泽等 or釉料熔融温度、热膨胀系数等。缺点：不清楚坯料的化学成分来源于何原料。2. 实验式表示法or 坯、釉式表示法：根据化学组成表示法，分别将各氧化物质量百分数除以其摩尔质量，得各氧化物的摩尔数，冠于各氧化物分子式前。按碱性氧化物（R2O+RO）中性氧化（R2O3） 酸性氧化物（RO2）的顺序排列，并把其中一种系数调整为1。特点：各类氧化物的组成一目

8、了然，除能估计有害杂质与降低熔融温度对坯体，釉料的影响外，还能表明高温性能，是普通陶瓷坯、釉料组成常用的表示方法。一些陶瓷原料也可用此方法列出其坯式，反映其组成。为区别坯、釉组成，以R2O3的物质的量为基础，将其调为1，得坯式。以碱R2O and RO为基础，其物质的量之和为1，得坯、釉式。根据A12O3和SiO2前面的系数值区别是坯式或釉式：坯式中A12O3和SiO2的系数较大；釉式中A12O3和SiO2的系数都很小。 3. 矿物组成（或示性组成）表示法：将各天然原料中的同类矿物含量合并，换算成粘土、长石、石英三种纯矿物的质量百分比含量表示其组成。特点：可大致反映坯料性能。因同类型矿物在坯体

9、中所起作用基本相同，而粘土，长石，石英所起作用各不相同。长石质瓷坯料组成 矿物组成为：40-60%高岭土，2030%长石，2540%石英。（高岭土含量高，长石含量少）瓷体由石英-方石英-莫来石-玻璃相组成。玻璃相5060%，莫来石1020%，残余石英812%，半安定方石英610%。烧成范围宽（1150-1450），烧成温度高（13501450），硬度高（莫氏硬度为7）。绢云母质瓷坯料组成 瓷坯的组成范围：瓷石7030%， 高岭石3070%。烧成温度随瓷坯中瓷石和高岭石的用量比不同在12501450范围内波动。瓷质由石英-方石英-莫来石-玻璃相构成。除具有长石质瓷的一般特点外，还具有透明度高，还

10、原气氛下烧成时呈白里泛青的特色。骨灰瓷坯料组成 磷酸盐-高岭土-石英-长石系统瓷，以磷酸钙为熔剂，磷酸盐通过骨灰引入。磷酸钙作助熔剂，但它本身的熔点并不低（1734），它的助熔作用是它与其它组元共熔而引起，共熔后液相温度降低，液相大量产生，因而起助熔作用。骨灰最好以50%为宜，过多则瓷质发黄，可塑性差，不易成型，因此配料中需要一定量的高可塑性粘土。坯体主要由钙长石，-Ca3(PO4)2，方石英，莫来石和玻璃相组成。滑石瓷坯料组成 日用滑石瓷是滑石-粘土-长石三组分瓷，属于MgO-Al2O3-SiO2系统瓷。配方组成为7080%滑石，510%粘土，510%长石. 烧成范围窄(理论范围为3040，

11、实际应控制在1020 ），一般烧成温度为1320 ，要求窑内温差小，窑内温度分布均匀。控制泥浆的上述性能的途径： （1）加入电解质加入电解质解凝剂可增强泥浆的流动性。（2）泥浆温度：泥浆温度，粘度，滤动性，脱水速度，吸浆时间，坯体强度。温度过高则起泡，影响质量及石膏模使用次数。（3）调整工艺：搅拌泥浆保持悬浮状态，减少分层。陈腐水分分布均匀，排出泥浆空气，流动性和可注性，坯体强度。可塑泥团的成型性能 可塑泥团的特点：有良好的加工性，易于形成各种形状而不开裂，可钻孔和切割，干燥后要有较高的生坯强度。有各向同性的均匀结构，不会因颗粒定向排列使坯体收缩不均，导致坯体变形和开裂。 （1）可塑泥团流变特

12、性：由固相、液相和少量气相组成的弹塑性系统。含水量低，固体含量大很高屈服值：成形后能克服自重影响而不变形。 （2）影响泥团可塑性的因素： A）矿物种类。可塑性好的泥团需具备以下条件：1）颗粒较细；2）矿物解理明显或解理完全，最好呈片状结构；3）颗粒表面水膜较厚。蒙脱石具备上述三条件，可塑性强。叶腊石及滑石呈片状，但水膜薄，可塑性不高。迪开石颗粒较粗石英不呈片状，且吸附水膜薄，可塑性低。粘土中所含矿物的可塑性：迪开石隧石伊利石绿脱石锂蒙脱石高岭石蒙脱石。可塑性：高岭土二价一价；3）同价阳离子，半径愈大，可塑性越大。粘土吸附不同阳离子时，其可塑性的强弱顺序为：H+Al3+Ba2+Ca2+Mg2+N

13、H4+K+Na+Li+吸附Li+的粘土塑性低。 D）液相的数量和性质水分是泥团出现可塑性的必要条件，水分适当才能达到最大可塑性。屈服值：随含水量增加而减小。最大变形量：随含水量的增加而加大 。可塑性表示：屈服值与最大变形量乘积。改变泥团含水量可改变一个流变特性，但同时会降低另一个特性。可塑成型时的最佳水分是可塑性最大时的含水量，亦称可塑水分。 （3）可塑泥团的颗粒取向影响泥浆流变性能的因素 1泥浆的浓度：泥浆浓度增大，要获得同一剪切速率所需的应力也增大。2固相颗粒大小：泥浆的颗粒分布范围和大小颗粒之比影响泥浆的粘度。颗粒分布范围广，最小与最大颗粒粒径之比必小，中间颗粒较多，空隙体积大，吸引水分

14、进入，泥浆粘度增大。3电解质的加入：含电解质的泥浆都会出现触变滞后环，随着泥浆解凝程度的不同，泥浆的屈服值和滞后环的面积都会变化。4陈腐：新调制的泥浆和解凝程度不够的泥浆，流变性不稳定，在陈放过程中粘度和屈服值会逐渐加大，需一段时间才能稳定。5有机物质：粘土中常含天然有机物质（也叫腐殖质）。腐殖质会降低粘土泥浆的粘度，增加其流动性。6可溶性盐类：粘土中的可溶性盐（碱金属，碱土金属的氯化物，硫酸盐等）会提高泥浆的粘度。微量Ca2+和Mg2+取代被粘土颗粒吸附的Na+，可使电位变小而导致粘度增大。泥浆中可溶性盐增多是，即使添加解凝剂，粘度也难以下降。注浆过程的物理化学变化（掌握） （1）物理脱水推

15、动力：毛细管力，取决于毛细管半径和水的表面张力。毛细管越细，水的表面张力越大则脱水的推动力越大。阻 力：模型内表面形成一层坯体后，水分必先通过坯层的毛细孔，然后再进入模型的毛细管中，脱水阻力来自模型和坯体两方面。注浆前期，模型阻力起主要作用，注浆后期，坯体厚度增加所产生的阻力起主导作用。坯体中塑性原料多，胶体粒径小的泥浆脱水阻力大。模型中形成的坯体密度大则阻力也大。石膏模型产生阻力的大小取决于毛细管的大小和分布，这又与制造模型时水和熟石膏的比例有关。 （2）化学凝聚 泥浆与石膏模接触时，会溶解一定数量的CaSO4，溶解的CaSO4和泥浆中Na-粘土和硅酸钠发生离子交换反应：Na-粘土+CaSO

16、4+Na2SiO3 Ca-粘土+ CaSiO3+ Na2SO4此反应使靠近石膏表面的一层Na-粘土变为Ca-粘土，泥浆由悬浮状态转变为聚沉。因此，石膏起絮凝剂的作用，促使泥浆絮凝硬化，缩短成坯时间。反应产物CaSiO3溶解度很小，促使反应向右进行。水溶性产物Na2SO4被吸入模型的毛细管中，烘干模型时， Na2SO4以白色晶体析出。由于石膏中CaSO4的溶解与反应，模型的毛细管增大，表面出现麻点，力学强度下降。粉体的成型机理 5.1.2.1 粉体的成形性能 （1）粒度和粒度分布：粒度：粉料颗粒的大小，用颗粒半径或直径表示。粒度分布是不同大小颗粒所占的百分比。很粗或很细的粉料在一定压力下被压紧成

17、型的能力差。 （2）粉料的堆积特性：大小不同的球体堆积，小球体填塞在空隙中，要得到大的堆积密度需粗、中、细三级颗粒配合使用。 （3）粉料的拱桥效应：拱桥效应使粉料自由堆积的空隙率远大于理论计算值。拱桥效应：表面粗糙，非球形的实际粉料中颗粒互相交错咬合，形成拱桥形空间，增大孔隙率。 （4）流动性：粉料的分散程度高，有一定流动性。粉体堆积到一定高度后会向四周流动，保持圆锥体，偏角不变。角反映粉料的流动性。一般粉料的角（2040），表面光滑的球形粉料， 角小，流动性好。生产中，粉料流动性决定其在模型中的充填速度和充填程度。流动性差的粉料在短时间内难以填满模具，影响压机的产量和坯体质量。可向粉料中加入

18、润滑剂来提高其流动性 5.1.2.1 干压成型工艺原理（1）密度的变化：压制成型过程中，压力增加，松散粉料迅速成坯体，坯体密度急剧增加（颗粒滑移，重排，排出空气）压力继续增加，密度缓慢增加（接触点局部变形和断裂）压力超过粉料的极限变形应力后密度迅速增大（再次引起颗粒重排和滑移）。坯体孔隙率V公式： 孔隙率与其它参数的关系：装模时孔隙率V0小则成型后坯体的孔隙率也越小，密度大。孔隙率减小与p成指数关系。延时可降低坯体气孔率，增加密度，但生产效率降低。加润滑剂，减小内摩擦力，提高密度。坯体形状，尺寸及粉料性质都会影响坯体的密度。（2）强度变化：随成型压力增加，坯体强度分阶段以不同速度增大：1）压力

19、较低时，强度增加不大。（粉料颗粒位移而填充空隙，颗粒间接触面积仍小）2）成型压力增大后，强度直线提高。（颗粒位移和填充空隙继续进行，且颗粒发生弹性-塑性变形或开裂，接触面积大增）3）压力继续增大，强度变化较平坦。（坯体密度和孔隙变化不明显）（3）坯体中压力的分布：压制成型时，坯体中的压力分布不均，导致坯体各部分密度有差别。坯体中离开加压面的距离越大，受到的压力越小。原因：1）颗粒移动和重排时，颗粒间产生内摩擦力。2）颗粒与模具间产生外摩擦力。两种摩擦力妨碍压力的传递。H/D比值越大，坯体中压力分布不均现象越严重。因此，高而细的产品不适合压制法成型。坯砖四周的中心部位比四周的压力稍小，沿坯砖中心

20、线上越趋近中心受到的压力也越小。（4）影响坯体密度的因素：1）成型压力净压力：粉料相对位移所需克服的摩擦力+粉料颗粒变形所需力）消耗压力：克服粉料颗粒对模壁摩擦所耗的力。压制过程的总压力（成型压力）=净压力+消耗压力成型压力与粉料组成和性质有关，还与模壁和粉料的摩擦力和摩擦面积有关。2）加压方式单面加压：坯体在上方及近模处密度最大，下方近模壁处和中心部位密度最小。双面加压 ：上下同时受压，压力梯度的有效传递距离变短，由摩擦力带来的能量损失减小，密度相对均匀，H/D越小密度均匀性越好。坯体的中心部位密度较低。3）加压速度除压时可稍快加压（坯体疏松，空气易排出）高压使颗粒紧密靠拢后需缓慢加压，以免

21、密实坯体残余空气无法排出。H/D比值大时or粉粒较细流动性较低时，需慢加压，延迟持压时间。可多次加压or多次换向加压or加压时振动粉料来提高压力的均匀性。（一轻，二重，慢提起）4）可塑性及添加剂的选用保证生坯强度的前提下，少用或不用可塑粘土（降低干压坯体的收缩率）加入一定种类和数量的添加剂来提高坯体的密度和强度，减少密度分布不均的现象（减少颗粒间及颗粒与模壁间的摩擦）如CMC，甘油等。5.2.2基本注浆方法（掌握） （1）单面注浆（空心注浆）。注浆过程：泥浆注满石膏模后放置一定时间，待模型内壁粘附一定厚度坯体后将余浆倒出，之后带模干燥，注件干燥收缩脱模后就可取出。单面注浆特点：采用的石膏模没有

22、型芯。坯体外形取决于模型的工作面。坯体厚度较均匀，厚度取决于吸浆时间，并与模型的温度，湿度及泥浆性质有关。适合成型小件，薄壁产品。 （2）双面注浆（实心注浆）。注浆过程：泥浆注入模型和模芯的空穴中，泥浆被模型和模芯的工作面两面吸水，泥浆中水分不断被吸收而形成坯泥，因注入的泥浆会不断减少，需陆续补充泥浆，直到空穴中泥浆全部变成坯。双面注浆特点：坯体厚度由模型和模芯之间的空穴尺寸决定。无多余泥浆倒出。坯体的形成过程被缩短。模型复杂。注件均匀性不理想，远离模面处的致密度小。泥浆注入模型后需振荡几下，使气泡逸出，得到致密坯体。需预留出气口。 适合于坯体的内外表面形状，花纹不同，大型壁薄的产品。 空心注

23、浆和实心注浆对泥浆性能要求也不同：空心注浆要求泥浆的比重小些，防止注浆后坯体内表面有泥缕和不光滑的现象。要求泥浆具有较高的稳定性，触变性不能太大，粒度要细一些。实心注浆常用较浓的泥浆来缩短吸浆时间。触变性可稍大，粒度可粗些。采用基本注浆法成型，石膏模的干燥程度要适中，模型各个部位的干燥程度一致，表面要清洁以免出现开裂，变形等缺陷；浇注过急会出现气孔和针眼；脱模过早，原料过细会引起坯体变形和塌落。热压铸成型（掌握）热压铸成型过程：将含有石蜡的浆料在一定温度和压力下注入金属模中，待坯体冷却凝固后再行脱模的成型方法。热压铸成型包括制备蜡浆，坯体浇注，排蜡。蜡浆由陶瓷粉料，塑化剂（常用石蜡，熔点556

24、0，150 挥发 ），表面活性剂组成。粉料在配浆前进行预烧的目的是什么？1）降低制品的烧成收缩。预烧温度根据原料的性质而定。滑石预烧温度1300，工业氧化铝为13001400 。2）减少塑化剂的用量。5.2.2 可塑法成型1用模具或刀具等运动所造成的压力，剪切力或挤压力等外力对可塑性的坯料进行加工，迫使坯料在外力作用下发生可塑变形而制作坯体的成型方法。2可塑法成型的特点：传统陶瓷和特种陶瓷普遍采用的成型方法。适合成型具有回转中心的圆形产品如管，棒等。结合剂用量少于注浆成型。要求坯料具有较高的屈服值和较大的延伸变形量（屈服值至到破裂点这一段）。5.2.2.2滚压成形 (掌握） 1滚压成型是在旋压

25、成型的基础上发展起来的一种可塑成型方法。滚压成型过程：把扁平形的刀改为滚压头。盛放泥料的石膏模型和滚压头分别绕自己的轴线以一定速度同方向旋转，滚压头在转动的同时，逐渐靠近石膏模型，并对泥料进行滚压成型。2滚压成型特点：泥料在滚压头作用下均匀展开，受力由小到大比较均匀。滚头和泥料的接触面积大，受压时间长，坯体致密均匀，强度较大。靠滚压头使坯体表面光滑，勿需加水，减少了坯体的变形。滚压成型坯体质量好，生产效率高，滚压机和其它设备配合可组成生产流水线，在日用陶瓷生产中已逐步取代了旋坯成型。3阳模成型：滚压头决定坯体的外表形状和大小。适于成型扁平状，宽口器皿和坯体内表面有花纹的产品。石膏模转速（主轴转

26、速）不能太快，以免坯料被甩掉。要求坯料水分少，可塑性好。带模干燥，坯体有模型支撑，脱模较困难但变形较小。4阴模成型：滚压头形成坯体内表面。适于成型口径较小而深的制品。成型时为防止坯体变形，常将带坯的模型倒装放置，之后脱模干燥。5滚压成型主要控制因素：1）对泥料的要求：要求泥料具有一定的可塑性，并有较大的延伸变形量。可塑性太低，滚压时坯体易开裂，可塑性过高，水分又比较多，容易粘滚头。2）滚压头的温度：为使坯体表面光滑，泥料不沾滚头，可将滚头加热，称为热滚压。温度为100130。不同坯料，合适的滚头温度不一样。热滚压对泥料可塑性要求不严，使用范围广。冷滚压要求泥料可塑性较高，水分少。3）主轴转速和

27、滚头转速：主轴转速快可提高产量。阳模成型主轴转速过大，泥料易脱离模型。阴模成型时，主轴转速可适当增大，太小容易粘滚头。产品直径大，主轴转速应稍小；直径小，可适当提高主轴转速。5.2.3 压制法成型（掌握） 压制成型的特点：生产过程简单。坯收缩小，致密度高，产品尺寸精确。对坯料的可塑性要求不高。对形状复杂的制品难以成型，多用来成型扁平状制品。等静压工艺的发展使许多复杂形状的制品也可以压制成型。（1）干压成型：粉料中加入少量结合剂，先经造粒，然后将造粒后的粉料置于钢模中，在压力机上加压形成一定形状的坯体。插模：模框固定在压机底座，上模芯直接进入模腔，下模完成装料，出模等动作。盖模：下模模宽可上下移

28、动，上模芯尺寸大于下模腔，压制过程中上模芯下降，推压在下模框上，使上模芯得以将压力施加于粉料上。插模精度高，易排气，成品质量好，目前国内大多数墙地砖生产厂家都采用插模。（2）等静压成型等静压成型的理论基础：帕斯卡原理即加在密闭液体上的压强能够大小不变地被液体向各个方向传递。等静压成型的特点：多方向加压，多面受压，有利于粉料压实到相当的密度，提高了压制效率。生坯密度高，各个方向都密实均匀。生坯中很少出现应力的现象。生坯强度高，内部结构均匀，无颗粒取向排列。粉料含水率低（13%），使用粘合剂和润滑剂少，可减少干燥和烧成收缩。对制品尺寸限制不大。不消耗石膏模，半成品不经干燥工序，直接入窑烧成，简化了

29、生产工序，提高了产品品质。一次烧成：成型、干燥或施釉后的生坯，在陶瓷窑内一次烧成陶瓷产品的工艺路线。 特点：工艺流程简化；劳动生产率高；成本低，占地少；节约能源。二次烧成：即先素烧后施釉。 特点：避免气泡、针孔、吸釉、干釉等釉面缺陷，提高坯体强度和密度，增加釉面的白度和光泽度，提高釉面质量，提高产品合格率。陶瓷胎体的显微结构 （重点） 1显微结构指利用各种显微镜才能观察到材料的组织结构，是组成、工艺、过程等因素的反映，是决定材料性能的基础。 2显微结构的组成：陶瓷坯体的显微结构：晶相、玻璃相、气相构成。晶相:研究种类，数量，形态，晶粒的大小、分布和取向，晶体缺陷。玻璃相：研究含量、分布、应力分

30、布等。气孔：研究大小、多少、分布、位置等及微裂纹的大小、形状分布等。 3显微结构的组成晶相：长石质瓷的晶相：莫来石，残余石英，半安定方石英。总量占4560%。滑石质瓷的晶相：原顽火辉石，斜顽火辉石。骨灰瓷的晶相： bCa3（PO4）2，Ca长石。特种瓷的晶相：晶相所占的比例大。如：刚玉瓷中刚玉晶相 95% 。晶相的作用： 提高材料力学性能、热性能、电绝缘性能等。 4显微结构的组成玻璃相：坯料组分或杂质所形成的低共熔固体物质。组成：与坯料配方有关，特别是与熔剂性原料的种类有关。具有不均匀性。 作用：普通陶瓷的玻璃相为连续相，分布在晶相周围，粘接晶粒，填充空隙，促进坯体致密，提高胎体的透明度，降低

31、坯体的烧结温度。 注意：玻璃相结构疏松，强度比晶相低，膨胀系数大，高温下易软化变形，因此过多会降低制品强度及热震性高温易变形。 5显微结构的组成气孔：普通陶瓷存在少量的气孔。气孔率在0.5%22%。气孔分布在玻璃相的连续基质中。气孔会明显影响材料性能，降低坯体机械强度、介电强度、透 光性、白度等，降低化学稳定性、抗冻性，增大介电损耗和吸湿膨胀。但可改善隔热、吸附、过滤等性能如保温砖，多孔陶瓷等。长石质陶瓷显微结构的形成（重点） 1粘土矿物煅烧时的变化高岭石(几个反应) 2长石在加热过程中的变化（重点）：在陶瓷坯体中，长石作为熔剂在高温下形成硅酸盐熔体。 长石的熔剂作用是由它与石英及粘土矿物形成

32、低共熔点引起的：钾长石与石英颗粒在990形成低共熔体。钠长石与石英颗粒在1070形成低共熔体。因粘土矿物受热会分解SiO2，所以长石与粘土矿物颗粒之间也会熔融。钾长石在1150以上熔融成熔体，钠长石在1120以上熔融成熔体。当长石的玻璃熔体中的钾离子向周边扩散，中心部位贫钾，则组成逐渐转为莫来石的组成，在熔体中析晶出二次针状莫来石晶体。石英颗粒处于长石熔体包裹中，部分石英熔解于熔体中，形成高硅玻璃相。长石熔体流动填充进粘土分解形成的一次莫来石产物区内，形成钾钠玻璃相，减少孔隙。一次莫来石：由粘土矿物分解生成的细粒、鳞片状莫来石。 二次莫来石：由熔体中析晶出来的针、棒状二次莫来石。烧成时石英的变

33、化（重点） 1加热至573石英石英 2烧成时，石英会溶解于熔体中，在颗粒周围形成熔蚀边 3粘土矿物莫来石化过程中会生成无定形SiO2，它在高温下存在形态与粘土化学性质与矿物组成有关：碱量少 熔体数量少SiO2不易熔入其中，则转化生成方石英；碱量多 熔体数量多SiO2易熔入其中，则难以生成方石英。陶瓷坯体显微结构的形成过程 水分的排除：残余水分、吸附水、结构水等排除。有机物的氧化、碳酸盐等分解。晶型的转化：石英晶型转化，石英颗粒边缘转化为方石英，无定形石英转变为方石英等。液相出现：长石-石英、长石-粘土矿物及长石-石英-粘土矿物，长石熔融等。新晶相形成：粘土矿物分解生成莫来石。熔解与析晶：液相熔

34、解石英、粘土分解物和一次莫来石，再从中析出方石英及二次莫来石。显微结构中各相的作用 1 莫来石（10-30%）：主晶相，构成瓷胎的骨架。 来源：粘土分解一次莫来石，发育较差的鳞片状和发育良好的人字形。玻璃相中析晶二次莫来石，针状，交织成网。 具有较高的力学强度，尤其是网状的莫来石强度更高。2 玻璃相（40-65%）：来源：石英颗粒周围的熔有石英的高硅玻璃相。中间生长有交织成网的莫来石晶体的长石玻璃相。在粘土分解产物区内，填充在间隙间的玻璃相。 作用：玻璃相的高温粘度决定瓷坯抵御高温变形的能力。粘度高低取决于长石种类、熔解石英的数量。玻璃相的力学强度影响瓷坯的力学强度。取决于玻璃相的组成、网络结

35、构。玻璃相的量影响陶瓷坯体的致密性、陶瓷的透光性。3 石英（10-25%） 来源：残余石英石英原料在烧成过程中与其它组分反应形成低共熔点熔体以及在高温下熔解于熔体残留下来。 方石英石英颗粒周围富硅玻璃相中析出的齿状二次方石英；石英和非晶质SiO2在干环境中转变成的方石英。作用：石英影响瓷坯的强度。石英的热膨胀系数与玻璃体的热膨胀系数相差较大，冷却时会在瓷坯中产生应力。理的石英颗粒能大大提高瓷坯的强度。石英能改善瓷坯的透光度和白度。4.气孔（少量）存在状态：在玻璃相基质中；裹在大晶粒之中。影响作用：气孔在瓷坯中的多少、大小、形状、分布、位置影响瓷坯的强度、透光度、致密度、吸湿膨胀性能、介电性能、

36、热传导性能等。胶凝材料：在物理、化学作用下，浆体变成坚固石状体，并能胶结其他物料且具有一定机械强度的物质。又称胶结料。分为无机和有机两大类。沥青和各种树脂属有机胶凝材料。无机胶凝材料一般为粉末状固体，在使用时用水或水溶液拌制成浆体，按其硬化条件，分为水硬性和气硬性两种。气硬性胶凝材料只能在空气中凝结、硬化并增长强度，如石灰、石膏等；水硬性胶凝材料不仅能在空气中凝结、硬化，而且能在水中继续增长强度，如水泥。1.特点：自身可硬化；胶结其它物料硬化。2.发展简史：天然粘土时期、石膏-石灰时期、石灰-火山灰时期、天然水泥时期、现代水泥雏形、现代水泥水泥：指细磨成粉末状，加水拌和成塑性浆体后，能胶结砂、

37、石等适当材料并能在空气中硬化的粉状水硬性胶凝材料。简言之，水泥是一种水硬性胶凝材料。（1） 按水泥用途分为：通用水泥、专用水泥、特性水泥三大类。（2） 按其主要水硬性物质名称分为：硅酸盐水泥系列、硫铝酸盐水泥系列、铝酸盐水泥系列、铁铝酸盐水泥系列、氟铝酸盐水泥系列、其他系列六大类。 硅酸盐水泥的标号通用水泥标号: 硅酸盐水泥（六个标号）：52.5，62.5，42.5R， 52.5R， 62.5R，72.5R普通硅酸盐水泥（七个标号）：32.5，42.5，52.5，62.5，42.5R，52.5R，62.5R（R表示快硬型，也称早强型）标号是根据水泥28D抗压强值确定的。矿渣、火山灰、粉煤灰（七

38、个标号）：27.5，32.5，42.5，52.5，42.5R，52.5R，62.5R 说明：R型对3天抗压强度有较高要求，7天不作规定， 28天强度指标相同.强度是水泥技术中最基本的指标，它直接反映了水泥的质量水平和使用价值。我国标准（GB177-1999）规定，以13的水泥和ISO标准砂，按规定的水灰比0.50，用标准制作方法制成4cm4cm16cm的标准试件。在标准养护条件下，达到规定龄期（3d、28d）时，测定其抗折和抗压强度，按国家标准规定的最低强度值来评定其所属的强度等级。水泥体积安定性：水泥熟料中游离Cao、MgO含量过多或掺入的石膏含量过多。熟料中的游离CaO、MgO经过高温煅烧

39、后均呈“过烧”状态，水化十分缓慢。在水泥已经硬化后才进行水化，体积膨胀，引起不均匀的体积变化，使水泥石开裂。石膏含量过多时，在水泥硬化后，它还会与固体的水化铝酸钙反应，生成高硫型水化硫铝酸钙，体积约增大1.5倍，引起水泥石开裂。三氧化硫含量：水泥中的S03主要是在生产时为调节凝结时间加入石膏而带来的，也可能是煅烧熟料时加入石膏矿化剂而带入熟料的。适量石膏虽能改善水泥性能（如提高水泥强度、降低收缩性、改善抗冻耐蚀和抗渗性等），但石膏超过一定含量后，水泥性能会变差，甚至引起硬化水泥石膨胀，导致结构破坏。因此水泥中S03的含量必须加以限制。废品：凡是氧化镁、三氧化硫、初凝时间、安定性中的任何一项指标

40、不符合标准规定的，均为废品。废品水泥在工程中严禁使用。不合格产品：凡细度、终凝时间、不溶物和烧失量中的任何一项不符合标准规定的，或混合材掺加量超过最大限量，或强度低于等级规定的指标时称为不合格产品。两磨一烧：（1）生料制备：石灰石原料、粘土质原料与少量校正原料经破碎后，按照一定比例（3：2：1）配合、磨细并调配为成分合适，质量均匀的生料。（2）熟料煅烧：生料在水泥窑内煅烧至部分熔融，得到以硅酸钙为主要成分的硅酸盐水泥熟料。（3）水泥制成：熟料加入适量的石膏、混合材共同研磨成粉状的水泥。水泥生产方法：干法 原料经烘干、粉磨制成生料粉，然后喂入回转窑内煅烧成熟料的方法半干法 将生料粉加入适量的水分

41、制成生料球，再喂入立窑或立波尔窑内煅烧成熟料的方法，亦可归入干法湿法 将原料加水粉磨成生料浆，再喂入回转窑内煅烧成熟料的方法半湿法将原料加水粉磨成生料浆，再经压滤形成半干滤饼 或直接，或经干燥、破碎，或经成球后入窑煅烧成熟料的方法原料的预均化：通过采用一定的工艺措施，达到降低物料的化学成分波动振幅，使物料的化学成分均匀一致的过程。原料的预均化就是原料在粉磨之前所进行的均化。作用：降低原料成分波动，为准确配料、提高生料均匀性，稳定熟料煅烧提供良好的条件。是保证熟料质量、产量及降低消耗的基本措施和前提条件，也是稳定出厂水泥质量的重要途径。生料的均化：主要控制生料的化学成分、生料细度，保证生料成分的

42、均匀、稳定。首先就根据所确定的配料方案，准确控制各种原料的配合比，以保证出磨生料化学成分。并控制生料细度，保证生料成分均匀和稳定. 水泥生料的均化是保证工厂正常生产、稳定和提高水泥关键。由于水泥生产的连续性，各工序之间关系密切。而在生产过程中，原料、燃料的成分与生产状况是不断变动的，如果前一工序控制不严，就往往会给后一工序的生产带来影响。水泥生料的均化以配料 为重点，保证原料、生料成分的均匀、稳定，从而确保熟料质量。生料均化的基本原理：生料均化原理主要是采用空气搅拌及重力作用下产生的“漏斗效应”（或称鼠穴效应），使生料粉向下降落时切割尽量多层料面予以混合。同时，在不同流化空气的作用下，使沿库内

43、平行料面发生大小不同的流化膨胀作用，有的区域卸料，有的区域流化，从而使库内料面产生径向倾斜，进行径向混合均化。即有三种均化作用：空气搅拌、重力均化、径向混合水泥熟料的化学组成：主要由CaO（62%67）、SiO2（2024）、Al2O3（47）和Fe2O3（2.5%6.0） 四种氧化物组成，其含量总和通常在95%以上。其余5%为少量： MgO、TiO2 、 SO3、P2O5白水泥：白色硅酸盐水泥的简称， 以适当成分的生料烧至部分熔融，所得以硅酸钙为主要成分，铁质含量少的熟料加入适量的石膏，磨细制成的白色水硬性胶凝材料。水泥熟料的矿物组成：(1) 硅酸三钙3CaOSiO2；(2) 硅酸二钙2Ca

44、OSiO2；(3) 铝酸三钙3CaOAl2O3；(4) 铁相固溶体4CaOAl2O3Fe2O3。少量游离氧化钙（f-CaO）、 方镁石（结晶氧化镁）、含碱矿物、玻璃体通常（1）+（2） 含75% 硅酸盐矿物 （3）+（4） 含22% 熔剂矿物：与MgO、碱等从12001280开始，逐渐熔融成液相，促进C3S形成 A矿：熟料中主要矿物，含量50%60%以上，常溶入少量MgO、Al2O3、Fe2O3等形成固溶体。1. C3S：2150 1250稳定存在，1250以下分解为C2S和CaO，速率很慢，故室温下呈C3S介稳状态存在。纯C3S多晶转变：R型：三方 M型：单斜 T型：三斜2. C3S性质：凝

45、结时间正常，水化较快，放热较多，早期强度高且后期强度增进率较大。28d强度可达1年强度的70%80%，28d强度和1年强度在四种矿物中均最高，但水化热较高，抗水性较差。B矿：熟料中主要矿物，含量20%左右，常溶入少量MgO、Al2O3、Fe2O3、R2O等形成固溶体1. 纯C2S多晶转变：（H-高温型，L-低温型）2. 常温下g - C2S为稳定态，无水硬性3. C2S性质：水化反应较慢，28d仅水化20%左右。凝结硬化缓慢，早期强度较低，但后期强度增长率较高，在1年后可赶上阿利特。贝利特的水化热较小，抗水性较好。 B矿水化热较小，抗水性较好，因而对于于大体积工程或处于侵蚀性大的工程用水泥，适当提高B矿含量，降低A矿含量是有利的。普通硅酸盐水泥中通常C3S含量50%60%以上， C2S含量20%左右中间相：填充在阿利特、贝利特之间的物质，包括铝酸盐、铁酸盐、组成不定的玻璃体和含碱化合物等。游离氧化钙、方镁石虽然有时会呈包裹体形式存在于A矿和B矿中，但通常分布在中间相里面。在煅烧过程中，熔融成为液相。冷却时，部分液相结晶，部分液相来不及结晶而凝固成玻璃体。 C3A（铝酸三钙）7%15% 水化迅速，放热多，凝结很快，如不加石膏等缓凝剂，易使水泥急凝。，硬化快，强度3d内发挥出来，故早期强度较高，但绝对值不高，以