无机材料工艺学考试重点27417.docx
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1、可塑性:粘土与与适量水水混练后后形成的的泥团,在在外力作作用下,可可塑造成成各种形形状而不不开裂;当外力力除去以以后,仍仍能保持持该形状状不变的的性能可塑性指指数:表表示粘土土能形成成可塑泥泥团的水水分变化化范围。液限:指指粘土(或或坯料)由由塑性状状态进入入流动状状态时的的含水量量,反映映粘土颗颗粒与水水分子亲亲和力的的大小塑限:指指粘土(或或坯料)由由粉末状状态进入入塑性状状态时的的含水量量,表示示粘土被被水润湿湿后,形形成水化化膜,使使粘土颗颗粒能相相对滑动动而出现现可塑性性时的含含水量颗粒细有有机质含含量高;颗粒吸吸附的阳阳离子浓浓度大,半半径小、电电价高,如如Ca22+,HH+,吸吸
2、附水膜膜厚;可可塑性越越好 离子交换换性:粘粘土粒子子因边棱棱断键和和晶格内内部离子子同晶取取代而带带电,吸吸附溶液液中异号号离子该该被吸附离离子可被被其他离离子所置置换(离离子交换换容量 pH7时每每1000g干粘粘土所附附的阳离离子或阴阴离子的的毫摩尔尔数来表表示)(影影响因素素:粘土土的种类类、带电电机理、结结晶度、分分散度。触变性:粘土泥泥浆或可可塑泥团团在静置置以后变变稠或凝凝固;受受到搅拌拌或振动动时,粘粘度降低低而流动动性增加加;放置置一段时时间后又又恢复原原来状态态。(影影响因素素:矿物物组成、颗颗粒大小小和形状状、水分分含量、电电解质种种类与用用量、泥泥浆(或或可塑泥泥料)的
3、的温度)(对对生产影影响:触触变性过过大:注注浆成型型后易变变形,管管道输送送泥浆困困难;触触变性过过小:生生坯强度度不够,影影响成型型、脱模模与修坯坯质量)粘土在陶陶瓷生产产中的重重要作用用 (1) 粘粘土可塑塑性是陶陶瓷坯泥泥赖以成成型的基基础。 (22) 粘土使使注浆泥泥料与釉釉料具有有悬浮性性与稳定定性,是是陶瓷注注浆泥料料与釉料料的必备备性质。 (33) 粘土一一般呈细细分散颗颗粒,同同时具有有结合性性,这可可在坯料料中结合合其他瘠瘠性原料料并使坯坯料具有有一定干干燥强度度,有利利于坯体体成型加加工。(4) 粘土土是陶瓷瓷坯体烧烧结时的的主体,其其中All2O33含量和和杂质含含量是
4、决决定陶瓷瓷坯体烧烧结程度度、烧结结温度和和软化温温度的主主要因素素。 (5) 粘土土形成瓷瓷器的主主体结构构,是瓷瓷器中莫莫来石晶晶体的主主要来源源,莫来来石晶体体能赋予予瓷器以以良好的的机械强强度、介介电性能能、热稳稳定性和和化学稳稳定性。石英在陶陶瓷工业业中的作作用: 其为瘠瘠性料,调调节泥料料可塑性性,加快快坯体干干燥,降降低干燥燥收缩,防防止变形形;提供供瓷体石石英晶相相,与莫莫来石一一起构成成结构骨骨架,增增加机械械强度,改改善白度度和透光光度;提提高釉的的熔融温温度与粘粘度, 减少热热膨胀系系数,赋赋予高的的机械强强度、硬硬度、耐耐磨性和和耐化学学侵蚀性性。陶瓷原料料的质量量控制
5、 原料质质量直接接影响陶陶瓷产品品质量,原原料的纯纯度,细细度,粒粒形和活活性是衡衡量原料料质量的的四大要要素:11)纯度度。纯度度越高,杂杂质越少少,但矿矿物的数数量和种种类也越越少,原原料不易易,生产产中应根根据工艺艺要求灵灵活掌握握。2)细细度。细细度越高高,反应应越快,烧烧结时间间越短。细细度越高高的粘土土,可塑塑性越好好,但粉粉碎时耗耗电量大大,成本本高。陶陶瓷原料料细度,最最好在11以下下。3)粒粒形。一一般颗粒粒的形状状有三种种:a:近似于于球形的的粒形bb:近似似于盘形形的针状状c:近近似于棒棒形的针针状颗粒粒形状对对成型,烧烧结和使使用性能能有一定定的影响响,球粒粒状最好好。
6、呈鳞鳞片状或或针状的的常需预预烧,破破坏其晶晶体结构构或通过过机械粉粉碎改变变其颗粒粒形状。44)活性性。衡量量原料化化学反应应能力及及速度的的指标。原原料化学学活性越越好,烧烧结温度度越低。陶瓷的分分类 陶陶瓷分类类一(按按性能分分为普通通陶瓷和和特种陶陶瓷):普通陶瓷瓷:采用用粘土类类及其它它天然矿矿物原料料制得,也也称传统统硅酸盐盐陶瓷。特种陶瓷瓷: (氧氧化物,非非氧化物物,金属属陶瓷等等)采用用化工或或合成原原料,组组成范围围超出硅硅酸盐材材料范畴畴。又分分为结构构陶瓷和和功能陶陶瓷。结结构陶瓷瓷定义:定义11:是一一种坚硬硬耐磨,且且具有耐耐高温,耐耐腐蚀,抗抗压,不不老化等等结构
7、性性能的陶陶瓷材料料。定义义2:是是一类在在10000高高温下抗抗形变和和断裂优优于金属属的陶瓷瓷材料。功功能陶瓷瓷定义:功能陶陶瓷是指指以电,磁磁,光,声声,热,力力,化学学和生物物等信息息的检测测,转换换,耦合合,传输输及存储储等功能能为主要要特征的的陶瓷材材料 陶陶瓷分类类二:(按按烧结程程度分类类) (11) 瓷瓷器瓷瓷质制品品:日用用细瓷、玻玻化砖、卫卫生陶瓷瓷等。坯坯体致密密,吸水水率低,烧烧成收缩缩率大,烧烧成过程程中易变变形,较较难生产产大规格格产品,制制品可有有釉或无无釉。 (22)陶器器陶陶质制品品:釉面面砖(内内墙砖)、日日用精陶陶等。 断面粗糙糙无关,不不透明,敲敲击之
8、声声音粗哑哑,有的的无釉,有有的施釉釉。坯体体吸水率率高,有有利于施施工时采采用水泥泥砂浆铺铺贴,但但坯体防防污能力力差,通通常在制制品使用用面施釉釉以保证证使用面面不吸水水和易清清洁的要要求,同同时也起起着装饰饰产品作作用。(3)炻炻器炻质制制品,也也称半瓷瓷,是介介于陶器器和瓷器器之间的的一类产产品。11)坯体体烧结程程度较低低,吸水水率较高高,烧成成收缩率率较小,22)易制制成形状状较复杂杂或大规规格制品品;3)大大部分制制品表面面施釉;陶瓷坯、釉釉料组成成表示方方法1. 化学组成成表示法法(氧化化物质量量分数表表示法):以SiiO2、AAl2OO3、FFe2OO3、CCaO、MMgO、
9、KK2O、NNa2OO 、灼灼烧减量量等的含含量以质质量分数数来表示示。特点点:准确确反映坯坯(釉)料料的化学学组成;根据其其含量,推推断坯、釉釉基本性性能,如如:坯料料烧成温温度、收收缩、产产品色泽泽等 oor釉料料熔融温温度、热热膨胀系系数等。缺缺点:不不清楚坯坯料的化化学成分分来源于于何原料料。2. 实验式表表示法oor 坯坯、釉式式表示法法:根据据化学组组成表示示法,分分别将各各氧化物物质量百百分数除除以其摩摩尔质量量,得各各氧化物物的摩尔尔数,冠冠于各氧氧化物分分子式前前。按碱碱性氧化化物(RR2O+RO)中性氧氧化(RR2O33) 酸性氧氧化物(RRO2)的的顺序排排列,并并把其中
10、中一种系系数调整整为1。特特点:各各类氧化化物的组组成一目目了然,除除能估计计有害杂杂质与降降低熔融融温度对对坯体,釉釉料的影影响外,还还能表明明高温性性能,是是普通陶陶瓷坯、釉釉料组成成常用的的表示方方法。一一些陶瓷瓷原料也也可用此此方法列列出其坯坯式,反反映其组组成。为为区别坯坯、釉组组成,以以R2OO3的物物质的量量为基础础,将其其调为11,得坯坯式。以以碱R22O aand RO为为基础,其其物质的的量之和和为1,得得坯、釉釉式。根根据A112O33和SiiO2前前面的系系数值区区别是坯坯式或釉釉式:坯坯式中AA12OO3和SSiO22的系数数较大;釉式中中A122O3和和SiOO2的
11、系系数都很很小。 3. 矿物组成成(或示示性组成成)表示示法:将将各天然然原料中中的同类类矿物含含量合并并,换算算成粘土土、长石石、石英英三种纯纯矿物的的质量百百分比含含量表示示其组成成。特点点:可大大致反映映坯料性性能。因因同类型型矿物在在坯体中中所起作作用基本本相同,而而粘土,长长石,石石英所起起作用各各不相同同。长石质瓷瓷坯料组组成 矿物组组成为:40-60%高岭土土,200300%长石石,255400%石英英。(高高岭土含含量高,长长石含量量少)瓷瓷体由石石英-方方石英-莫来石石-玻璃璃相组成成。玻璃璃相500600%,莫莫来石110220%,残残余石英英8112%,半半安定方方石英6
12、6100%。烧烧成范围围宽(111500-14450),烧烧成温度度高(11350014450),硬硬度高(莫莫氏硬度度为7)。绢云母质质瓷坯料料组成 瓷坯的的组成范范围:瓷瓷石700300%, 高岭石石3070%。烧成成温度随随瓷坯中中瓷石和和高岭石石的用量量比不同同在1225014550范范围内波波动。瓷瓷质由石石英-方方石英-莫来石石-玻璃璃相构成成。除具具有长石石质瓷的的一般特特点外,还还具有透透明度高高,还原原气氛下下烧成时时呈白里里泛青的的特色。骨灰瓷坯坯料组成成 磷酸盐盐-高岭岭土-石石英-长长石系统统瓷,以以磷酸钙钙为熔剂剂,磷酸酸盐通过过骨灰引引入。磷磷酸钙作作助熔剂剂,但它
13、它本身的的熔点并并不低(117344),它它的助熔熔作用是是它与其其它组元元共熔而而引起,共共熔后液液相温度度降低,液液相大量量产生,因因而起助助熔作用用。骨灰灰最好以以50%为宜,过过多则瓷瓷质发黄黄,可塑塑性差,不不易成型型,因此此配料中中需要一一定量的的高可塑塑性粘土土。坯体体主要由由钙长石石,-Ca33(POO4)22,方石石英,莫莫来石和和玻璃相相组成。滑石瓷坯坯料组成成 日用滑滑石瓷是是滑石-粘土-长石三三组分瓷瓷,属于于MgOO-All2O33-SiiO2系系统瓷。配配方组成成为700800%滑石石,510%粘土,5110%长长石.烧烧成范围围窄(理理论范围围为300400,实实
14、际应控控制在110220 ),一一般烧成成温度为为13220 ,要求求窑内温温差小,窑窑内温度度分布均均匀。控制泥浆浆的上述述性能的的途径: (1)加加入电解解质加入入电解质质解凝剂剂可增强强泥浆的的流动性性。(22)泥浆浆温度:泥浆温温度,粘粘度,滤滤动性,脱水水速度,吸浆浆时间,坯体体强度。温度度过高则则起泡,影影响质量量及石膏膏模使用用次数。(33)调整整工艺:搅拌泥浆保保持悬浮浮状态,减减少分层层。陈腐腐水分分分布均均匀,排排出泥浆浆空气,流流动性和和可注性性,坯坯体强度度。可塑泥团团的成型型性能 可塑泥泥团的特特点:有有良好的的加工性性,易于于形成各各种形状状而不开开裂,可可钻孔和和
15、切割,干干燥后要要有较高高的生坯坯强度。有有各向同同性的均均匀结构构,不会会因颗粒粒定向排排列使坯坯体收缩缩不均,导导致坯体体变形和和开裂。 (11)可塑塑泥团流流变特性性:由固固相、液液相和少少量气相相组成的的弹塑性性系统。含含水量低低,固体体含量大大很高高屈服值值:成形形后能克克服自重重影响而而不变形形。 (22)影响响泥团可可塑性的的因素: A)矿矿物种类类。可可塑性好好的泥团团需具备备以下条条件:1)颗粒粒较细;2)矿矿物解理理明显或或解理完完全,最最好呈片片状结构构;3)颗颗粒表面面水膜较较厚。蒙蒙脱石具具备上述述三条件件,可塑塑性强。叶叶腊石及及滑石呈呈片状,但但水膜薄薄,可塑塑性
16、不高高。迪开开石颗粒粒较粗石石英不呈呈片状,且且吸附水水膜薄,可可塑性低低。粘土土中所含含矿物的的可塑性性:迪开开石隧隧石伊伊利石绿脱石石锂蒙蒙脱石高岭石石蒙脱脱石。可可塑性:高岭土土二价一价;3)同同价阳离离子,半半径愈大大,可塑塑性越大大。粘土土吸附不不同阳离离子时,其其可塑性性的强弱弱顺序为为:H+All3+Ba22+CCa2+Mgg2+NH44+KK+NNa+Li+吸附LLi+的的粘土塑塑性低。 DD)液相相的数量量和性质质水分是泥泥团出现现可塑性性的必要要条件,水水分适当当才能达达到最大大可塑性性。屈服服值:随随含水量量增加而而减小。最最大变形形量:随随含水量量的增加加而加大大 。可
17、可塑性表表示:屈屈服值与与最大变变形量乘乘积。改改变泥团团含水量量可改变变一个流流变特性性,但同同时会降降低另一一个特性性。可塑塑成型时时的最佳佳水分是是可塑性性最大时时的含水水量,亦亦称可塑塑水分。 (33)可塑塑泥团的的颗粒取取向影响泥浆浆流变性性能的因因素 1泥浆浆的浓度度:泥浆浆浓度增增大,要要获得同同一剪切切速率所所需的应应力也增增大。2固相颗颗粒大小小:泥浆浆的颗粒粒分布范范围和大大小颗粒粒之比影影响泥浆浆的粘度度。颗粒粒分布范范围广,最最小与最最大颗粒粒粒径之之比必小小,中间间颗粒较较多,空空隙体积积大,吸吸引水分分进入,泥泥浆粘度度增大。3电解质质的加入入:含电电解质的的泥浆都
18、都会出现现触变滞滞后环,随随着泥浆浆解凝程程度的不不同,泥泥浆的屈屈服值和和滞后环环的面积积都会变变化。4陈腐:新调制制的泥浆浆和解凝凝程度不不够的泥泥浆,流流变性不不稳定,在在陈放过过程中粘粘度和屈屈服值会会逐渐加加大,需需一段时时间才能能稳定。5有机物物质:粘粘土中常常含天然然有机物物质(也也叫腐殖殖质)。腐腐殖质会会降低粘粘土泥浆浆的粘度度,增加加其流动动性。6可溶性性盐类:粘土中中的可溶溶性盐(碱碱金属,碱碱土金属属的氯化化物,硫硫酸盐等等)会提提高泥浆浆的粘度度。微量量Ca22+和MMg2+取代被被粘土颗颗粒吸附附的Naa+,可可使电电位变小小而导致致粘度增增大。泥泥浆中可可溶性盐盐
19、增多是是,即使使添加解解凝剂,粘粘度也难难以下降降。注浆过程程的物理理化学变变化(掌掌握) (1)物物理脱水水推动力:毛细管管力,取取决于毛毛细管半半径和水水的表面面张力。毛毛细管越越细,水水的表面面张力越越大则脱脱水的推推动力越越大。阻 力力:模型型内表面面形成一一层坯体体后,水水分必先先通过坯坯层的毛毛细孔,然然后再进进入模型型的毛细细管中,脱脱水阻力力来自模模型和坯坯体两方方面。注注浆前期期,模型型阻力起起主要作作用,注注浆后期期,坯体体厚度增增加所产产生的阻阻力起主主导作用用。坯体体中塑性性原料多多,胶体体粒径小小的泥浆浆脱水阻阻力大。模模型中形形成的坯坯体密度度大则阻阻力也大大。石膏
20、膏模型产产生阻力力的大小小取决于于毛细管管的大小小和分布布,这又又与制造造模型时时水和熟熟石膏的的比例有有关。 (2)化化学凝聚聚 泥浆与与石膏模模接触时时,会溶溶解一定定数量的的CaSSO4,溶溶解的CCaSOO4和泥泥浆中NNa-粘粘土和硅硅酸钠发发生离子子交换反反应:NNa-粘粘土+CCaSOO4+NNa2SSiO33 Ca-粘土+ CaaSiOO3+ Naa2SOO4此反反应使靠靠近石膏膏表面的的一层NNa-粘粘土变为为Ca-粘土,泥泥浆由悬悬浮状态态转变为为聚沉。因因此,石石膏起絮絮凝剂的的作用,促促使泥浆浆絮凝硬硬化,缩缩短成坯坯时间。反反应产物物CaSSiO33溶解度度很小,促促
21、使反应应向右进进行。水水溶性产产物Naa2SOO4被吸吸入模型型的毛细细管中,烘烘干模型型时, Na22SO44以白色色晶体析析出。由由于石膏膏中CaaSO44的溶解解与反应应,模型型的毛细细管增大大,表面面出现麻麻点,力力学强度度下降。粉体的成成型机理理 5.11.2.1 粉粉体的成成形性能能 (11)粒度度和粒度度分布:粒度:粉料颗颗粒的大大小,用用颗粒半半径或直直径表示示。粒度度分布是是不同大大小颗粒粒所占的的百分比比。很粗粗或很细细的粉料料在一定定压力下下被压紧紧成型的的能力差差。 (22)粉料料的堆积积特性:大小不不同的球球体堆积积,小球球体填塞塞在空隙隙中,要要得到大大的堆积积密度
22、需需粗、中中、细三三级颗粒粒配合使使用。 (33)粉料料的拱桥桥效应:拱桥效效应使粉粉料自由由堆积的的空隙率率远大于于理论计计算值。拱拱桥效应应:表面面粗糙,非非球形的的实际粉粉料中颗颗粒互相相交错咬咬合,形形成拱桥桥形空间间,增大大孔隙率率。 (44)流动动性:粉粉料的分分散程度度高,有有一定流流动性。粉粉体堆积积到一定定高度后后会向四四周流动动,保持持圆锥体体,偏角角不变变。角角反映粉粉料的流流动性。一一般粉料料的角角(200400),表表面光滑滑的球形形粉料, 角小小,流动动性好。生生产中,粉粉料流动动性决定定其在模模型中的的充填速速度和充充填程度度。流动动性差的的粉料在在短时间间内难以
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