陶瓷材料设计基础.pptVIP

陶 瓷 陶瓷（ceramics）是我们日常生活接触较多，在国民经 济中有许多重要应用的无机非金属材料之一。 传统概念的陶瓷是指所有一粘土为主要原料，并与其他 矿物原料经过破碎混和成型烧成等过程而制得的制品,就是常 见的日用陶瓷建筑卫生陶瓷等普通陶瓷(ordinary ceramics) 随着社会的发展，出现了有一类性能特殊，在电子、航空、 生物医学等领域有广泛用途的陶瓷材料，称之为特种陶瓷 (specieal ceramics )。 陶瓷（材料及其制品）都有特定的性能要求。 日用餐具要有一定的强度（strength）、白度（whiteness）、抗热冲击性（热稳定性）； 电瓷有强度和介电性能要求； 特种陶瓷对性能及其热稳定性要求更高。 研究表明，陶瓷的性能一方面受到其本征物理量（如热稳定系数、电阻率、弹性模量等）的影响，同时又与其显微结构密切相关。而决定显微结构和本征物理量的是陶瓷的组成及其加工工艺过程。 其中 陶瓷组成对显微结构、性能起决定作用。 一、陶瓷设计阶段（Development phase in ceramics design） 1. 天然陶瓷阶段(Natural ceramics phase) 2. 经验性设计阶段 (Empirical design phase) 3. 实验性设计阶段（Experimental phase) 4. 理论设计阶段 (Theoretic design phase) 三、陶瓷设计的范围 ★ 1、微观层次(Microscopic ) ★ 2、工程设计层次 ★陶瓷化学组成设计 陶瓷坯料（body material）一般是由几种不同的原料配只制而成的。性能不同的陶瓷产品，其所用原料的种类和配比不同，也即所谓坯料组成或配方不同。 （一）. 成分设计 1． 根据科研需要或用户的要求确定产品（充分考虑产品的物理化学性能和实用性能要求） ； 2．参考前人的经验和数据； 3．了解各种原料对产品性质的影响 ； 4 ．应满足生产工艺的要求 ； 5 ．了解原料的品位、来源和到厂价格 传统概念的陶瓷是指所有以粘土为主要原料，并与其他矿物原料经过破碎、混合、成形、烧成等过程而制得的制品。 （二）. 工艺设计 2.烧成制度的制定 烧成制度包括温度制度、气氛制度和压力制度。对一个特定的产品而言，制定好温度制度（建立温度与时间的关系）和控制好烧成气氛是关键。压力制度起保证前两个制度顺利实施的作用。三者之间互相协调构成一个合理的烧成制度。 烧成温度曲线的性质决定于下列因素： （1）烧成时坯体中的反应速度。坯体的组成、原料性质以及高温中发生的化学变化均影响反应的速度。 （2）坯体的厚度、大小及坯体的热传导能力。 （3）窑炉的结构、型式和热容，以及窑具的性质和装窑密度。 烧成曲线的制定：根据经验公式计算出最高烧结温度后， 制定烧成曲线。 参考数据如下： 地砖和仿花岗岩玻化砖 T烧 = 1200～1280℃； 釉面砖 T烧 = 1200～1280℃； 低温快烧的釉面砖 T烧 = 1000～1080℃； 耐热瓷 T烧 = 1280～1320℃； 根据经验参数确定升温速率与保温时间 ⑴ 升温速率：小于 1000℃时， 8～10℃/分钟； 大于 1000℃时， 5～8 ℃/分钟； ⑵ 保温与取样： 当温度为100、200、300、400、500、600、700 ℃各保温30min ，取出样品； 当温度为800、900、1000 … … ℃时，各保温60min ，取出样品； 当温度为“最高烧成温度”时，保温60min ，取出样品。 (三). 陶瓷试样性能测定 1. 试样干燥强度的测定 2. 试样干燥线收缩 3. 试样烧结强度测定 4．试样烧成收缩率的测定 5．试样气孔率的测定 6．试样吸水率的测定 7. 体积密度测定 … … （四）、实验结果分析与结论 1． 成分设计是否合理 2． 原料是否符合要求 3． 成形是否良好