玻璃陶瓷工艺学(坯料的制备)

一、目的和要求1、掌握陶瓷坯料配方的实验原理及实验方法。

2、了解影响陶瓷坯料配方的复杂因素及提出一般解决措施。

3、熟悉陶瓷坯料配方操作技能。

二、实验原理制定坯料配方，尚缺乏完善方法，主要原因是原料成分多变，工艺制度不稳，影响因素太多，以致对预期效果的预测没有把握。

根据理论计算或凭经验摸索，经过多次试验，在既定的各种条件下，均能找到成功配方，但条件一变则配方的性能也随之而变。

根据产品性能要求，选用原料，确定配方及成形方法是常用的配料方法之一。

例如制造日用瓷则必须选用烧后呈白色之原料，包括粘土原料并要求产品有一定强度；制造化学瓷则要求有好的化学稳定性；制造地砖则必须有高的耐磨性和低的吸水性；制造电瓷则需有高的机电性能；制造热电偶保护管须能耐高温、抗热震并有高的传热性，制造火花塞则要求有大的高温电阻、高的耐冲击强度及低的热膨胀系数。

选择原料确定配方时既要考虑产品性能，还要考虑工艺性能及经济指标。

各地文献资料所载成功的经验配方固有参考价值，但无论如何，不能照搬。

因粘土、瓷土、瓷石均为混合物，长石、石英常含不同的杂质，同时各地原有母岩及形成方法、风化程度不同，其理化工艺性能或不尽相同或完全不同，所以选用原料制定配方只能通过实验来决定。

坯料配方试验方法一般有三轴图法、孤立变量法、示性分析法和综合变量法。

三轴图法即三种原料组成图，图中共有66个交点和100个小三角形，其中由三种原料组成的交点有36个，由二种原料组成的交点有27个，由一种原料组成的交点有3个。

如图10-1所示。

配料时先决定该种坯料所选用各种原料之适当范围，初步确定三轴图中几个配方点（配方点可以在交点上，也可以在小三角形内），例如图16-1粘土-长石-石英三轴图中A点为含长石50%，石英20%，瓷土30%；B点为含长石30%，石英30%，瓷土40%；C点为含长石10%，石英40%，瓷土50%。

按照配方点组成进行配料制成试条，测定物理特性，进行比较优选采用。

陶瓷制作工艺流程陶瓷制作工艺流程一件精美的的瓷器，我们在欣赏之余，在赞叹它的巧夺天工的同时，应该知道，从蛮顽不化的瓷土矿石到灵光四射的手中之物，粗略统计，必须经过近四十道工序，而且每道工序都应通力合作，环环紧扣，方能大功告成。

除了探矿、采矿部分，单就矿石进厂到产品出厂，大体可分成八大工序，即:坯料制备、制模、成型、干燥、施釉、装烧、装饰、包装。

一、坯料制备德化的陶瓷坯料主要成分是石英、长石、高岭土。

按其制品的成型方法可分为可塑法坯料和注浆法坯料。

1、可塑法成型是陶瓷生产常见的一种成型方法，常用于生产碗、盘、杯、碟等圆形、敞口的物件。

(1)选料:进厂矿料、石英、长石、硬质粘土，软质粘土，必须经过挑选弃除劣质材料及夹层杂质。

(2)洗涤:水洗杂土。

(软质粘土除外)(3)粉碎:用水礁、机礁或破碎机、轮碾机将矿石加工成粗颗粒。

(软质粘土可免)(4)过筛:筛出超大颗料，继续粉碎。

(5)除铁:用干式磁选机吸除铁杂或来自原矿及粉碎过程中机器磨耗而混入的铁屑，以提高成瓷的白度、透光度，减少斑点缺陷。

(6)配料:根据配方要求，将各种粉料称出所需重量，混合装入球磨机料筒中。

(7)湿球磨:在装好粉料的球磨机料筒中，加入清洁水(水、料重量比是6?4)靠球磨筒中的卵石的撞击和磨擦，将泥料颗料继续磨细、球磨时间约48小时。

(8)过筛:球磨石后的料浆再次过筛以达到细度要求。

(9)除铁:用湿式磁选机除去铁杂质，这是坯料制备工艺中最重要的除铁环节，要反复多次。

(10)压滤:将除铁质后的泥浆分装入压滤袋中，用压榨机挤压出多余水分。

(11)真空练泥:经过压滤的所得的泥饼，组织是不均匀的，而且含有很多空气。

组织不均匀的泥饼如果直接用于生产，就会造成坯体在此干燥、烧成时的收缩不均匀而产生变形和裂纹，而过多的空气则是造成气泡、分层的直接原因。

泥料经过真空练泥，可以排除泥饼的残留空气，提高泥料的致密度和可塑性，并使泥料均匀，改善成型性能，提高干燥强度和成瓷机械强度。

目录摘要 (1)关键字 (2)第一章前言............................................................... 错误！未定义书签。

1-1玻璃陶瓷概述 (2)1-2 玻璃陶瓷发展历史 (5)711112-2 玻璃陶瓷的工艺原理 (14)2-3 玻璃陶瓷的生产工艺 (18)2-3-1晶化热处理的温度制度 (21)第三章试验方法 (21)3-1 实验材料的成份 (21)3-2 试验方法 (22)3-2-1 不同温度､时间的核化､晶化 (22)第四章实验结果与讨论 (22)4-1 分相､核化､晶化､的关系 (22)4-1-1 实验结果 (23)4-1-2 讨论 (27)附录......................................................................... 错误！未定义书签。

玻璃陶瓷制备工艺研究摘要玻璃陶瓷(glass-ceramics)又称微晶玻璃｡是综合玻璃,玻璃陶瓷微和我们常见的玻璃看起来大不相同[1;2]｡它具有玻璃和陶瓷的双重特性,普通玻璃内部的原子排列是没有规则的,这也是玻璃易碎的原因之一｡而玻璃陶瓷象陶瓷一样,由晶体组成,也就是说,它的原子排列是有规律的｡所以,玻璃陶瓷比陶瓷的亮度高,比玻璃韧性强｡关键字:玻璃陶瓷;可切削玻璃陶瓷;分相;结晶化;晶核剂AbstractGlass-ceramic (glass-ceramics), also known as glass-ceramics. Integrated glass, glass-ceramic micro-and we often look very different from the glass . It has double glass and ceramic properties, the general arrangement of atoms within the glass is not the rule, which is one of the reasons for fragile glass. As ceramics and glass-ceramic, as composed by the lens, that is, its atomi arrangement is regular. Therefore, the glass-ceramic Ceramic brightness than higher toughness than glass.Keywords: Glass ceramics; machinable glass-ceramic; phase; crystallization; nucleating agent第一章前言1-1玻璃陶瓷概述玻璃陶瓷,又名微晶玻璃,是将加有成核剂(个别也可不加) 的特定组成的基础玻璃,经热处理工艺后所得的微晶体和玻璃体均匀分布的复合材料. 玻璃陶瓷兼有玻璃和陶瓷的优点,具有许多常规材料难以达到的优异性能. 它采用一种与普通玻璃相近的制造工艺,但其特性却与玻璃迥然不同. 玻璃是一种具有无规则结构的非晶态固体,从热力学观点出发,它是一种亚稳态. 与结晶态相比,它具有较高的内能,在一定的条件下可以转变为结晶态. 从动力学观点出发,玻璃熔体在冷却过程中,粘度的快速增加抑制了晶核的形成和长大,使玻璃体来不及转变为结晶体. 玻璃陶瓷就是人们充分利用玻璃在热力学上的有利条件,而又克服了它在动力学上的不利条件而获得的新型材料.玻璃陶瓷的制造通常采用普通玻璃的造工艺,再经过特殊的热处理而制成. 首先,在有利于成核的温度下,产生大量晶核(成核阶段避免析晶) ;然后,再缓慢加热到有利于晶体成长的温度下保温,使晶核适当长大;最后,冷却处理. 在微晶玻璃生产过程中,为了形成晶核和加速析晶,一般是在其组分中引入适当的晶核剂(成核剂) . 当玻璃的化学组成适宜时,可以不使用晶核剂,而是通过热处理使玻璃发生液相分离,从而促进玻璃的微晶化[3;4] . 微晶玻璃中微晶体的大小一般可从10 纳米到几微米, 晶体数量可高达50 %~90 %. 因此,微晶玻璃具有高机械强度､低电导性､良好的可加工性､耐化学腐蚀等优良性能.玻璃陶瓷一问世,就以其组成广泛､品种繁多而著称. 这不仅由于微晶玻璃的组成有很大的选择范围,而且即使组成相同,而采用不同的晶核剂或者不同的热处理制度,所制成的玻璃陶瓷在性能上也存在着很大的差异.玻璃陶瓷是材料科学上的一项新的研究发现,可以作为结构材料､技术材料､光学电学材料､装饰材料等广泛应用于国防尖端技术工业､建筑业及生活等各个领域. 因此,微晶玻璃被科学家们称为21 世纪的新型建筑材料.玻璃陶瓷是基础玻璃经控制晶化行为而制得的微晶体和玻璃相均匀分布的材料｡因其可用矿石､工业尾矿､冶金矿渣､粉煤灰[3-8];等作为主要生产原料,且生产过程无污染产品本身无放射性污染,故又被称为环保材料或绿色材料｡玻璃陶瓷作为一种独立系统的复合材料,具有与玻璃､陶瓷不同的特点｡微晶玻璃与普通玻璃的区别在于,在成分上含有微量晶核剂,其制品大部分是晶体,而不像玻璃是无定形或非晶体;在制造工艺上与普通玻璃的区别在于,继熔制与成形以后必须经历晶化工序,并且控制过冷玻璃液体的成核速度和晶体生长速度,使其迅速晶化,制取最大可能数目的微小晶体,以期形成玻璃陶瓷所需的种种特性｡微晶玻璃与陶瓷材料区别在于,它的晶相大部分从一个均匀玻璃相中通过晶体生长而产生,而不像陶瓷材料的结晶物质是在制备陶瓷组分时引入｡玻璃陶瓷是由结晶相和玻璃相组成的,微晶玻璃中的结晶相是多晶结构,晶体细小,比一般结晶材料的晶体要小得多,通常不超过2μm｡在晶体之间分布着残余的玻璃相,它把数量巨大､粒度细微的晶体结合起来｡结晶相的数量一般分为50-90%,玻璃相的数量从10%高达50%｡微晶玻璃中结晶相､玻璃相分布的状态,随它们的比例而变化｡微晶玻璃的品种很多,若按微晶化原理可分为光敏微晶玻璃和热敏微晶玻璃;若按外观可分为透明微晶玻璃和不透明微晶玻璃;若按所用材料可分为技术微晶玻璃和矿渣微晶玻璃;若按性能可分为耐高温､耐热冲击､高硬耐磨､高强度､易机械加工､易化学蚀刻､耐腐蚀､低膨胀､零膨胀､低介电损失､强介电性等各种微晶玻璃;若按基础玻璃组成可分为硅酸盐､铝硅酸盐､硼硅酸盐､硼酸盐及磷酸盐等类;若按所含氧化物的特点可分为含Li2O､含Na2O､含MgO､含B2O3､含BaO､含PbO或无碱､无硅氧晶相等微晶玻璃[5]｡1-2 玻璃陶瓷发展历史由玻璃制备多晶材料的思想可追溯到十八世纪,法国学者家Rene De Reaumur于1739年进行了初步探索｡但微晶玻璃材料的研制成功并实现工业化则始于本世纪五十年代末,由美国康宁公司的Stookey发明了光敏微晶玻璃｡微晶玻璃的性能即决定于组成相的固有属性,又决定于形成的微观组织形态｡能够形成微晶玻璃的硅酸盐从结构上大致分为三类:架状硅酸盐､片状硅酸盐､片状硅酸盐及链状硅酸盐,每种均有其特定的组成及结构和性能特点｡微晶玻璃从五十年代末诞生到目前四十多年的发展历程,大致可分为三个阶段:1) (五十年代末到七十年代中期)研究重点是架状硅酸盐微晶玻璃,这种结构具有较高的热稳定性及聚合度,热膨胀系数低是这类材料的突出特点｡这一时期广泛研究了多种有效的成核剂,获得了高度结晶化且具有细小晶粒(< 100nm) 的透明材料,其中最为典型的是Li2O-Al2O3-SiO2系统微晶玻璃｡2) (七十年代中期到八十年代中期)具有较低聚合度和稳定性的片状和链状硅酸盐微晶玻璃得到了广泛研究,开发了具有较高强度和韧性,具有易切削性的多种微晶玻璃材料[11]｡如片状氟金云母型微晶玻璃,其商品Macor己在航天飞机的部件､微波窗口､电真空等多方面获得应用｡3) (八十年代中期至今)复杂结构及多相微晶玻璃得到了广泛的研究,并且在有针对性的材料开发研究､系统的性能研究方面也更为深入｡特别在生物材料､电磁材料､超导材料､核废料处理等方面,极大地扩展了微晶玻璃的应用领域｡在这一阶段,特别是九十年代,对微晶玻璃制备技术的研究取得了瞩目的成就,开发了新的工艺,如溶胶一凝胶法､烧结法等[6]｡微晶玻璃具有许多宝贵的性能:膨胀系数可调(例如可制成零膨胀系数玻璃)､机械强度高､电绝缘性优良､介电损耗小､介电常数低､耐磨､耐腐蚀､热稳定性好及使用温度高等,因而它作为结构材料､技术材料､光学和电学材料､建筑装饰材料等广泛用于国防尖端技术､工业建筑及生活等各个领域｡作为建筑材料,其性能集玻璃､陶瓷､石材的优点于一身;作为功能祠料和结构材料,在光､电､生､化､磁等微电子技术､生物技术､国防尖端技术､机械制造等领域得到了广泛的应用,并且具有巨大的发展前景｡玻璃陶瓷是20世纪70年代发展起来的新型陶瓷材料,它是通过控制玻璃体析晶而获得的多晶陶瓷材料,它兼有玻璃､陶瓷的优点, 有常规材料难以达到的物理性能｡与玻璃比较,玻璃陶瓷的力学､耐腐蚀性能大大提高;与传统陶瓷相比,玻璃陶瓷的结构､性能容易控制,可以运用成熟的玻璃生产工艺来提高生产效率｡因此,玻璃陶瓷越来越受到人们的重视,获得广泛应用,被专家誉为21世纪的新型陶瓷材料｡玻璃陶瓷比其原始玻璃和传统的陶瓷材料具有更优异的性能,特别是可切削玻璃陶瓷(glass- ceramic)能使用通常的金属加工方法进行切削,成为材料工艺上一个突出的进展,在机械､生物医学和电子等领域有较广的应用前景[7]｡本文研究的是CaO - MgO -Al2O3 - SiO2 - F系中以钙云母为主晶相的可切削氟玻璃陶瓷的显微结构对性能的影响｡本研究对此类材料理想显微结构和性能的获得,有重要的指导意义｡1-3 玻璃陶瓷的应用与发展现状微晶玻璃具有许多宝贵的性能:膨胀系数可调(例如可制成零膨胀系数玻璃)､机械强度高､电绝缘性优良､介电损耗小､介电常数低､耐磨､耐腐蚀､热稳定性好及使用温度高等,因而它特别适合汽车､军工､航空航天､精密仪器､医疗设备､电真空器件､电子束暴光机､纺织机械､传感器､质谱仪和能谱仪等｡对于一些薄壁的线圈骨架,精密仪器的绝缘支架,形状复杂等精度要求高的器件,微晶玻璃陶瓷更为适用,它可加工成任意形状｡它比氮化硼强度高,放气率低;比聚四氟乙烯耐高温,不变形,不变质;经久耐用,比氧化铝瓷更好加工,生产周期短,合格率高,设计人员可任意制作所需尺寸的产品｡作为结构材料､技术材料､光学和电学材料､建筑装饰材料等广泛用于国防尖端技术､工业建筑及生活等各个领域｡作为建筑材料,其性能集玻璃､陶瓷､石材的优点于一身;作为功能祠料和结构材料,在光､电､生､化､磁等微电子技术､生物技术､国防尖端技术､机械制造等领域得到了广泛的应用,并且具有巨大的发展前景｡2 0 1 0年全球新型玻璃陶瓷市场将达到1 7 6亿美元根据商通讯公司发布的报告,2005年全球新型玻璃陶瓷销售111亿美元,顶汁2010年将达到176亿元,平均年增长率为7.3 %｡新型玻璃和陶瓷广泛用于高技术及专业领域｡与传统玻璃相比,新型玻璃含有特殊的添加物,甚至成分与传统玻璃完全不同;而且常常通过新颖的加工方法制作而成｡新型玻璃能用于各种电子显示器､光纤､厚膜包装､光盘基体､航空及高性能复合材料､牙齿植入､牙齿材料和辐射防扩｡2005年,玻璃陶瓷在电子领域的应用最多,其中电子显示器在电子显示器在电子应用市场居首位,这些显示器包括阴极射线管(CRTs)､晶显示器(I CDs)､真空放电显示器等｡玻璃陶瓷的第二大应用是光学领域｡过去几年,玻璃陶瓷在光学领域的应用有所下降,从2002年的22亿美元下降到2004年的17亿美元｡预计2010年玻璃陶瓷在光学应用市场的份额将有所回升,达到24亿美元,平均年增长率为5.6%｡玻璃陶瓷在卫生保健和航空高科技领域的应用在2005年只占总市场5.5%｡但未来会有较大的增长｡卫生保健市场2010年将从2005年的37600万美元增加到60000万美元,平均年增长率为9.3%;航空高科技市场增长较慢,2010年将达到41100万美元｡总之,全球对新型玻璃的需求将随着新应用领域的出现以及创新的加强会逐渐扩大｡北美由于Coming公司在一些关键领域有较大的市场而居领先地位,日本紧随其后,还有韩国,在电子显示器方面显示出雄厚的的实力｡在卫生保健应用市场,北美和欧洲占据优势｡随着社会的发展和进步,新技术和高科技的发展都迫切需要研制与开发一系列新型材料｡目前玻璃陶瓷材料正面向扩展材料的组成､调节显微结构和开拓新工艺方向发展,以开发具有更多性能与功能的新材料｡(1)､高力学性能的玻璃材料氮氧玻璃陶瓷是80年代开始研制的新型高强材料,其特点是以氮替代玻璃结构中的部分氧离子,替代度可达50%左右｡由于Si-N的高键强及致密的结构,使材料的强度､弹性模量､硬度及软化温度都显著提高｡复合材料是提高玻璃陶瓷力学性能的又一有效途径｡可以将具有不同于玻璃陶瓷基体的纤维或晶须与之复合,也可以用金属等其它材料与之复合,还可以将玻璃陶瓷的纤维或小球体复合到其它基体中｡发现用SiC晶须增强MgO—Al2O3—SiO2基的玻璃陶瓷,其抗折强度与断裂韧性分别为490MPa及3.7MPam1/2,比未增强者提高2倍左右｡玻璃陶瓷的微观结构对材料的力学性能有很大影响,因此也可用控制结构来改善性能,实践表明,采用温度梯度､热挤压等方法使晶体定向生长,也能大幅度提高力学性能｡如以CaO-P2O5为基的玻璃陶瓷中析出定向微晶,其抗折强度可达650MPa,而且断裂韧性也显著提高｡(2)､高温性能优良的玻璃陶瓷材料当玻璃陶瓷中析出莫来石､尖晶石､ZrO2､铯榴石等耐高温的晶体,而且它们的含量较高时,材料可以耐很高的温度｡如铯榴石在玻璃陶瓷中,不仅析出了这种耐高温微晶,而且还析出了一些莫来石晶体｡此类玻璃陶瓷的制备困难,现采用烧结法､复合材料法及溶胶—胶法等新工艺制备这类材料｡(3)､生物玻璃陶瓷材料生物玻璃陶瓷的玻璃组成中引人CaO､P2O5等,通过热处理析出磷灰石晶体,因此,具有优良的生物相溶性与生物活化性｡组成中的其它组成可析出其它类型的晶体,使材料具有其它性能,如硅灰石型玻璃陶瓷具有高的强度､钙长石和透灰石型玻璃陶瓷都具有优良的化学稳定性,而云母型具有可切削性,可用于人工骨和齿科修复｡(4)､功能玻璃陶瓷材料功能玻璃陶瓷材料是通过控制析出晶体的特性,使其具有压电､铁电､半导､电光等各种特性的材料,但易出现功能晶体析出量不够,出现性能产生“稀释”效应,因此,如何提高功能晶体的晶化率和使材料尽可能为单一相是材料学科专家研究的前沿课题｡①透红外玻璃陶瓷硫系玻璃具有优良的透红外特性,可以透过10μm 以上的光波,能与CO2激光匹配｡但它的低软化温度和低强度,局限了实际应用｡因此,制备功能陶瓷是改善这些性能的有效途径｡以As-Ce-Se为基的玻璃陶瓷,析出的主晶相为CeSe2与SnSe,与原始玻璃相比,其透红外特性基本不变,而屈服点由420℃提高到505℃,断裂韧性达1.28MPam1/2｡②铁电与铁磁铁玻璃瓷电､铁磁铁玻璃陶瓷绝大部分属于硼酸盐系统,包括BaTiO3､PbTiO3､Ca､Sr､Ba的铁氧体,含钇铁石榴石晶体的材料等,若在组成中同时析出铁氧体和云母晶体,则可以形成可切削铁磁性玻璃陶瓷｡这类材料主要用于癌症治疗和作低温传感器｡③掺Cr3+的透明玻璃陶瓷这类材料运用了透明玻璃陶瓷的透明性及Cr3+的荧光特性｡可制成宽带的四能级可调激光器;运用Cr3+在可见光区有宽广的吸收,可以制造太阳能集光器｡目前专家们正在研制掺Cr3+的莫来石､β-石英固溶体､透锂长石等多种透明玻璃陶瓷｡第二章玻璃陶瓷的工艺原理2-1 可切削玻璃陶瓷概况可切削玻璃陶瓷,是通过控制玻璃的晶化而获得的一类多晶材料,其微观组织结构由细小的云母微晶相及残余的玻璃相组成, 其分组成通常为2O-R2O-MgOR2O-MgO-Al2O3-SiO2-F 体系,其中R 为碱金属[8]｡可切削云母基玻璃陶瓷是一种新型的玻璃陶瓷｡自Beall于20世纪70年代成功地研制出这种云母基玻璃陶瓷以来,云母相的晶体类型主要有氟金云母(KMg3AlSi3O10F2,NaMg3AlSi3O10F2,Ca0.5Mg3AlSi3O10F2,Ba0.5Mg3 AlSi3O10F2)､四硅云母(KMg2.5Si4O10F2)和锂云母((N a, K )(Li,Al)3[(A1, Si) 4O10](OH,F)2)3种｡美国康宁公司开发的MACOR和D1COR分别属于前2类｡由于云母的层状结构及良好的解理性而使材料具有可切削性能,用普通的机加工方法就能达到理想的高精度要求｡可以用加工金属的工具进行车､铣､钻､敲而不象普通玻璃那样破裂｡可切削微晶玻璃加工能够得到较高的精度,加工后不须处理即可使用｡这一加工特性打破了玻璃与金属之间在加工方法上的旧有界限,扩大了微晶玻璃的应用范围｡微晶玻璃的可加工特性是与晶体中存在具有大纵横比的云母晶体,以产生好的加工性,这些晶体应互相接触并约占材料体积的三分之二｡另外,材料还具有不导磁､耐高温､耐腐蚀､不老化､绝缘､真空性能好等许多优良的综合性能｡因此,该材料一经出现,很快就引起了大家的重视｡它的问世是近年来在控制微晶玻璃的显微结构方面的一个重要发展｡当前的研究主要集中于氟金云母型玻璃陶瓷,图1为氟金云(KMg3AlSi3O10F2)的晶体结构图｡由于可切削云母基玻璃陶瓷在生物学､电学､光学及化学等方面具有优良的性能,因此,在生物医学､化工及电子工程等领域得到了广泛的应用｡尤其是这类材料具有的优异的可切削性和良好的生物相容性,使其在骨科及牙科修复学领域具有广阔的应用前景,很多陶瓷材料具有优异的耐腐蚀性,从而可取代某些金属基材料,如不锈钢､钛､钴､铬合金等,用作人体骨骼,假肢等材料,因金属材料在人的生理环境中起反应而造成坏死18-20｡而采用可切削玻璃陶瓷,改善了强度和韧性｡同时还可以使活的骨组织可以直接长入可切削玻璃陶瓷中,因此在医学界最有希望发展｡它在电绝缘､耐腐蚀方面､微波技术以及精密仪器制造中有着广阔的前景｡由于云母晶体本身的强度并不高,使可切削玻璃陶瓷的强度一直比较低,提高可切削玻璃陶瓷的强度一直是人们想方设法解决的问题｡最近,日本有人使用碱土云母(含Ca),氟金云母及纳米级ZrO(20wt%)制成复相可切削玻璃陶瓷｡强度可达到500MPa,2这是目前见诸报导的强度最高的可切削玻璃陶瓷｡利用可切削玻璃陶瓷的一些独特性能,在一些高新技术领域内也得到应用｡如利用可切削性和易碎性,成功的研究出了多级火箭使用的隔舱材料｡2-2 玻璃陶瓷的工艺原理1)熔体和玻璃体的诱导析晶理论微晶玻璃是通过玻璃晶化而制得的微晶体和玻璃相均匀分布的材料｡玻璃的结晶过程,一般包括两个步骤:首先形成晶核(核化),然后是晶体长大(晶化)｡因此,其结晶能力取决于上述两个因素,即晶核形成速度(单位体积内单位时间所形成的晶核数目)和结晶生长速度(单位时间内成长的晶体长度)[9]｡2)晶核的形成成核过程可分为均匀成核和非均匀成核｡均匀成核是指在宏观均匀的母相中,在没有外来物参与下,与相界､结构缺陷等无关的成核过程｡非均匀成核是指依靠相界､晶界或基质的结构缺陷等不均匀部位而成核的过程｡在微晶玻璃的生产中,晶核生成过程一般属于非均匀成核[10;11]｡处于过冷状态的玻璃熔体,由于热运动引起组成上和结构上的起伏,一部分转变成新 (晶)相,导致体积自由焓减少｡但在新相产生的同时,又将在新生相和液相之间形成新的界面,引起界面自由能增加,对成核造成势垒｡在非均匀成核情况下,由成核剂或二液相提供的界面使界面能降低,从而使不均匀处形成临界核心所需要的功较小,也就是晶核在熔体和杂质(或二液相)界面上形成时所增加的表面能比在熔体中形成时所增加的小｡那么,杂质的存在便有利于晶核的形成｡在非均匀成核中,晶核的化学组成可能和沉积在它上面的晶体完全不同｡一般来说,在玻璃熔体中总是存在局部组份不均或不溶性杂质,因此非均匀成核比均匀成核的可能性大得多｡在均匀成核中,最初的微小晶种的组成和在它上面生长的晶体的组成是相同的｡3)分相机理一般情况下,晶相从预先存在的成核剂粒子表面形成并长大,分相往往是第一步｡玻璃分相有两个理论:一种是亚稳区微分相成核和生长机理,另一种是不稳分相机理｡通常以成核剂和生长机理形成的新相成液滴状,大小和间隔杂乱,彼此分立,与母相的界限清晰;而不稳分相形成的新相呈丝状,间距和尺寸比较规则,彼此有高度的连通性,而且新相与母相界限模糊｡Uhlmann就玻璃分相对细晶的影响总结为下面四点:(1) 液相分离为成核提供了一种驱动力;(2) 液相分离所产生的界面为晶相的成核提供了有利成核位;(3) 即使有很大的过冷度,液相分离后的一相也较母相有更高的原子迁移率;(4) 液相分离使作为晶核剂引入的组分富集于一相中,然后晶核剂从液相状变为晶相,起晶核剂的作用｡James把玻璃分相对析晶的影响归纳为两个主要因素:组成与界面｡分相后的每一相在组成上与母相有所不同｡由于成分的变化,必然引起对成分敏感的成核热力学势垒和动力学势垒的改变,最终影响成核速度｡其次,分相所产生的界面使非均匀成核势垒降低｡另外,少量组份在界面上富集也改变了局部成核势垒､扩散速度及界面能,这些都有利于成核速度的提高｡4)晶体的生长当稳定的晶核形成后,在适当的过冷度和过饱和度条件下,熔体中的原子 (或原子团〕向界面迁移,到达适当的生长位置,使晶核长大[12]｡由于晶体长大过程中要克服的势垒要比均匀成核和非均匀成核小得多,因此在较小的过冷度的情况下就已具备晶体长大的必要条件,而成核却必须在较大的过冷度条件下｡晶体的成长速度U取决于玻璃熔体和晶体的自山能之差△6和界面的扩散LAJ子v,可用下式表示:其中v一熔体一晶体界面上迁移的频率因子:-单元动力学过程中界面前进的距离｡a晶体的生长模式多种多样,无论那种形式,决定晶体生长的都是如下两个因素:(1)不规则的玻璃结构能够重新排列成将要生成晶体的周期性晶格的速度;(2)在相变过程中,所释放的能量能够被消除的速度,也就是从晶体—玻璃界面上热量流出的速度｡晶体的生长速度对晶形､晶体大小和纯度都有一定的影响｡(3)快速生长的晶体易生成细长､极度弯曲的片状或针状晶核､树枝状晶体,所有这些形态都不是平衡形态,而是距平衡形态甚远｡而缓慢生长的晶体可生长成完善而近乎于平衡的形态｡(4) 快速生长的晶体往往比较小,因为快速结晶时容易发生大量。

玻璃陶瓷的制备及其物理性质分析玻璃陶瓷是一种新型的陶瓷材料，具有很高的耐热、耐腐蚀和硬度等特点，在高科技领域有着广泛的应用。

本文将从制备方法、物理性质等方面对玻璃陶瓷进行介绍分析。

一、制备方法大多数玻璃陶瓷是由玻璃与晶体相结合而成的。

其制备方法主要包括以下几个步骤：1.原料的制备：玻璃陶瓷的成分多种多样，一般包括玻璃体材料和形成晶体的晶种材料。

根据所需的不同性能，可选用不同的原材料，例如氧化硅、氧化锆、氧化铝、氧化钇等。

2.混合：将制备好的原材料混合，并加入适量的助熔剂等辅料。

3.热处理：将混合好的材料熔融在高温下，形成玻璃体。

然后，将玻璃体热处理至晶化温度，促使其中晶种材料析出形成晶体。

4.热处理再次熔化：为了使晶体与玻璃体更好地结合在一起，还需将陶瓷在高温下加热再次熔化。

二、物理性质玻璃陶瓷的物理性质是其应用的基础，下面我们将来分析其物理性质。

1.化学性质：玻璃陶瓷具有优异的抗腐蚀性，能够耐受酸碱等强化学腐蚀作用，因此在酸碱环境下长期使用仍能保持结构完整。

2.硬度：玻璃陶瓷的硬度很高，接近于天然莫氏硬度9级。

硬度高的特点使得玻璃陶瓷具有优异的耐磨性和抗刮性能，无论是被用于天然石材还是金属制品，都能够维持长时间的良好状态。

3.热膨胀系数：玻璃陶瓷的热膨胀系数非常低，这是它区别于其他材料的一个独特之处。

这种低膨胀系数使得它能够应用于温度变化较大的环境中，例如火星探测器、引擎等高端产品。

4.导热系数：与传统的陶瓷相比，玻璃陶瓷的导热系数较高，这是由于其结构上所具有的均匀性和紧密度高。

高导热系数使之更适用于热传导方面的应用，例如加热线和发热器等。

5.光学性质：玻璃陶瓷能够传导、聚焦、衍射、反射光线，是当代利用高科技手段研究光学领域的首选材料之一。

此外，玻璃陶瓷还具备漂亮的外观和良好的光学传递性能。

三、应用领域玻璃陶瓷的诸多独特性质使之被广泛应用于高科技领域，下面列举一些典型应用领域：1.电子元件：玻璃陶瓷的优异性能使之成为微电子领域最常用的材料之一，电子元器件、射频、天线等领域都需要应用到玻璃陶瓷材料。

玻璃陶瓷制备方法玻璃陶瓷，这可真是个神奇的玩意儿呀！你知道它是怎么来的吗？嘿嘿，让我来给你讲讲玻璃陶瓷的制备方法吧。

先来说说原料，就好像做饭得有食材一样，玻璃陶瓷的制备也得有合适的材料呀。

一般会用到各种氧化物，比如二氧化硅呀，氧化铝呀等等，这些就像是魔法粉末，能变出我们想要的宝贝。

然后呢，就是把这些原料按照一定的比例混合在一起。

这可不是随便搅和搅和就行的，得像老中医配药一样精准呢！混合好了之后，就把它们放到一个高温的大熔炉里，就像太上老君的炼丹炉一样。

在高温的作用下，这些原料就会慢慢融化，变成一种黏糊糊的液体，就像是熬得浓稠的糖浆。

接下来，就是关键的一步啦！要让这个液体快速冷却，这个过程就好像是给火热的心情浇上一盆凉水，迅速定格。

冷却的速度可得把握好，太快或者太慢都不行哦，这可真是个技术活。

等冷却之后呀，就得到了一种叫做玻璃的东西。

但是这还不是我们最终想要的玻璃陶瓷呢！这时候的玻璃就像是一个还没长大的孩子，需要进一步的培养。

接下来，要对这个玻璃进行热处理。

这就像是给孩子上各种培训班，让它成长得更好。

在热处理的过程中，玻璃里面会发生一些奇妙的变化，一些晶体开始慢慢生长出来，就像是种子发芽一样。

这些晶体让玻璃变得更加坚硬、更加耐磨，也更加有特色。

想象一下，如果没有这些精心的步骤，怎么能得到那漂亮又实用的玻璃陶瓷呢！在整个制备过程中，每一个环节都不能马虎呀。

就像盖房子，一块砖没砌好可能就会影响整个房子的质量。

做玻璃陶瓷也是一样，一个小细节没注意到，可能就会前功尽弃。

而且呀，不同的配方、不同的工艺，做出来的玻璃陶瓷也是千差万别呢！有的可能透明度特别高，像水晶一样；有的可能颜色特别鲜艳，让人眼前一亮；还有的可能特别耐高温，就像钢铁侠一样坚不可摧。

你说这玻璃陶瓷的制备是不是很神奇呀？这可都是科学家们和工人们的智慧结晶呢！他们通过不断地尝试和改进，才让我们能用上这么好的材料。

所以呀，当你看到那些精美的玻璃陶瓷制品时，可别忘了背后的这些努力和付出哦！它们可不仅仅是一件物品，更是一种艺术，一种科技的体现呢！怎么样，现在你对玻璃陶瓷的制备方法是不是有了更深入的了解啦？。

玻璃加工中的陶瓷玻璃制作技术玻璃加工是现代建筑以及工业制造领域中不可或缺的一项技术，而陶瓷玻璃制作技术则是这项技术的一个重要分支。

陶瓷玻璃制作技术主要包括玻璃陶瓷的生产、玻璃与陶瓷的复合以及玻璃陶瓷的特种加工等方面。

下文将从这三个方面来探讨陶瓷玻璃制作技术的应用及其制作过程中需要注意的一些事项。

一、玻璃陶瓷生产玻璃陶瓷是指由玻璃和陶瓷两种不同材料制成的一种复合材料。

在生产过程中，首先需要准备好主要材料，包括玻璃粉料和陶瓷原料。

接着，将这些材料按一定比例混合，通过搅拌、加热、挤出等多道工序，形成坯料。

这个过程中需要注意的是，选用的材料应该具有相似的热膨胀系数，这样能够避免在加热冷却过程中因为热胀冷缩而导致的破裂。

制成坯料后，将其放在模具中，进行成型。

此过程中需要注意模具的制作和选择，模具的几何形状应当较为简单，避免出现尖角和锐边，以免在成型过程中出现破损。

同时模具的材料也要能够与坯料相容。

成型完成后，将坯料进行烧结处理，通常需要在高温下进行数小时的持续热加工。

在这个过程中，需要控制温度和时间，以免出现过分烧结或过烧的情况出现。

经过烧结后的产品具有较高的硬度和强度，同时表面光滑且不易刮花。

二、玻璃与陶瓷的复合玻璃与陶瓷的复合又称为玻璃陶瓷复合材料制作技术。

这种技术主要是将玻璃和陶瓷在一定的工艺条件下，通过高压、高温等处理方式，制成固体复合材料。

在玻璃陶瓷复合材料制作过程中，需要注意控制复合体内热膨胀系数的一致性，以免在冷热变化的情况下出现破裂或分离。

同时还需注意保护合适的粘接条件，多种优良的粘接技术可以使用，包括热压法、粘接剂法等。

而玻璃陶瓷复合材料的制作成本相对较高，因此其在有的工业制造领域中表现欠佳。

但在石油、天然气、航天等行业的工业加工中，玻璃陶瓷复合材料的应用却是十分广泛的。

三、玻璃陶瓷的特种加工除上述两种制造方式外，玻璃陶瓷在加工过程中还经常需要进行特种加工处理，比如钻、磨、抛光等，并且在加工的过程中，更加需要注意特定的操作和技术细节。

玻璃陶瓷制备方法综述摘要：玻璃陶瓷也叫微晶玻璃，是含有通过玻璃受控脱氮形成的多种微晶体和残余玻璃相组成的质地致密、无孔、均匀的多晶材料。

本文介就玻璃陶瓷的制备及工艺进行了介绍，并对各种方法的优缺点进行了说明。

关键词：玻璃陶瓷；制备；方法1引言玻璃陶瓷又称微晶玻璃，是通过熔融冷淬然后结晶析出制得，含有通过玻璃受控脱氮形成的多种微晶体和残余玻璃相组成的质地致密、无孔、均匀的多晶材料，通常晶体的大小可自纳米至微米级，因此兼具玻璃和陶瓷的性能成为一种特殊的陶瓷材料，也是一种重要的无机非金属材料，在很多领域具有重要作用。

2玻璃陶瓷制备方法2.1熔融法生产玻璃陶瓷最开始采用的方法是熔融法。

其析晶方式为整体析晶，其工艺流程为：将玻璃陶瓷原材料按预先设计量称量配置，混合均匀后在1300~1500℃高温下熔融、扩散均匀一定时间后，变成熔融状态，然后是玻璃的晶化，就是将玻璃按成品要求的形状成型，经退火消除内应力稳定晶体尺寸后在合适温度下进行热处理，晶化时保温的温度和时间需根据DSC或DTA等热分析结果进行选择。

以获得晶粒细小、结构均匀致密的玻璃陶瓷制品。

采用熔融法制备玻璃陶瓷时，由于基础玻璃的整体析晶能力较差，因此要加入一定的晶核剂。

玻璃陶瓷常用的晶核剂有TiO2、ZrO2、P2O5、Cr2O3、CaF2、氟化物和硫化物以及复合晶核剂等[1]。

其制备工艺重点在于热处理工艺，热处理工艺是玻璃陶瓷生产过程中的重点工序。

依照不同玻璃陶瓷的热处理工艺特点，可将热处理制度可分为两类：阶梯温度制度和等温温度制度。

熔融法使用的是阶梯温度制度。

阶梯温度制度有两次保温过程，玻璃中析出晶核、晶体生长，晶相变化，由原始的玻璃变成了玻璃陶瓷，因此，整个热处理工艺中会出现两个保温段：形核保温和晶粒长大保温。

热处理工艺也因此被分为两部分，即将退火的玻璃加热至晶核形成温度T n并保温一定的时间，在玻璃中出现大量稳定的晶核后，再升温到晶体生长温度使玻璃转变为具有亚微米甚至纳米晶粒尺寸的玻璃陶瓷。