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工艺学实验报告-注浆成型制作陶瓷工艺品注浆成型制作陶瓷工艺品一、实验目的1. 应用《无机非金属材料工学》课程中所学的陶瓷工艺理论，认识原料，并确定原料组成及配比范围。
2. 掌握简易石膏模具的制做方法，通过注浆成型制作陶瓷工艺品的流程。
3. 以小组为单位制作一件陶瓷工艺品。
4. 能对烧后制品的缺陷作合理的分析，在此基础上通过改善制备条件，获得优良的工艺品。
二、实验原理及步骤1. 原料：建筑石膏：做石膏模具时使用。
钾长石：为肉红色，当块度较大时，经破碎、球磨、过筛后备用。
石英砂：白色，夹杂时带黄色。
经破碎、球磨、过筛后备用。
紫木节：为软质粘土，紫色。
可分散在水中。
大同土：为硬质粘土，白色。
经破碎、球磨、过筛后备用。
滑石：为白色。
无水碳酸钠：白色。
2.仪器及设备：电子天平，振动磨，球磨瓷瓶（带鹅卵石），空桶（陈腐料浆用），比重计，石膏模具（带捆绑绳），烧杯，小刀（或锯条），烧结炉3. 步骤：①称料：总量：1kg，石英：25% ，长石：27%，紫木节：22%，大同土：24%，滑石：2% ，无水碳酸钠（外加）：0.4%，料：水=1 ：1②球磨：料：水：球=1 ：1 ：2（24h）③陈腐：陈腐一周。
④测比重：用比重计测定料浆比重。
⑤成型：将石膏模具组装后捆紧，从注浆口倒入搅拌均匀的泥浆，等坯体到达一定厚度后，将多于的泥浆倒出，放置4-8h。
⑥脱模：当湿坯具有一定强度后，解开模具捆绑绳，平放在桌子上，脱模。
⑦干燥：自然干燥湿坯至坯体颜色发白且具有一定强度。
⑧修坯：用小刀或锯条钝面将坯体表面凸凹不平的部分修理平整。
⑨烧成：自定烧成制度。
⑩缺陷分析：分析制品缺陷并提出解决方案以完善制备条件。
石膏模具的制作：①根据成型品的大致形状折纸模型。
②配制少量石膏浆，80%左右水，待粘稠后倒入纸模型中以粘住底部，防止漏浆。
③依据纸模型体积称量石膏粉，85%左右水，混匀并使气泡尽可能少。
粘稠后倒入纸模型内。
④将事先抹好肥皂的模型浸入石膏中，留少许边缘以方便取出。
一、实验目的本次实验旨在通过陶瓷制作工艺的学习和实践，使学生了解陶瓷生产的基本流程，掌握陶瓷原料的选择、制备、成型、烧结等关键技术，提高学生的工程实践能力和创新能力，培养学生的团队协作精神和严谨的科学态度。
二、实验原理陶瓷是一种非金属材料，由粘土、长石、石英等原料经过高温烧结而成。
陶瓷具有优良的机械性能、化学稳定性和热稳定性，广泛应用于日常生活、工业生产和国防科技等领域。
陶瓷的制作过程主要包括以下几个步骤：1. 原料选择：根据产品的性能要求，选择合适的原料，如粘土、长石、石英等。
2. 原料制备：将原料进行破碎、磨粉、筛选等处理，制成一定粒度的陶瓷粉体。
3. 成型：将陶瓷粉体通过压制、注浆、浇注等方法制成坯体。
4. 干燥：将坯体进行干燥处理，去除坯体中的水分。
5. 烧结：将干燥后的坯体进行高温烧结，使坯体中的原料发生化学反应，形成致密的陶瓷制品。
三、实验仪器与材料1. 实验仪器：陶瓷球磨机、真空干燥箱、高温炉、压制成型机、注浆机、模具等。
2. 实验材料：粘土、长石、石英、釉料、颜料等。
四、实验步骤1. 原料选择：根据实验要求，选择合适的原料，如粘土、长石、石英等。
2. 原料制备：将原料进行破碎、磨粉、筛选等处理，制成一定粒度的陶瓷粉体。
3. 成型：a. 压制成型：将陶瓷粉体加入适量的水，搅拌均匀后，通过压制成型机将粉体压制成坯体。
b. 注浆成型：将陶瓷粉体加入适量的水，搅拌均匀后，通过注浆机将粉体注入模具中，制成坯体。
4. 干燥：将成型后的坯体进行干燥处理，去除坯体中的水分。
5. 烧结：将干燥后的坯体进行高温烧结，使坯体中的原料发生化学反应，形成致密的陶瓷制品。
五、实验结果与分析1. 原料选择：本次实验选择了粘土、长石、石英等原料，通过实验分析，这些原料具有良好的烧结性能和机械性能。
2. 原料制备：通过球磨机对原料进行磨粉处理，制得的陶瓷粉体粒度均匀，有利于成型和烧结。
3. 成型：压制成型法制得的坯体尺寸精度较高，表面光滑；注浆成型法制得的坯体表面粗糙，但尺寸精度较低。
不同原料凝胶注模制备莫来石陶瓷的结构与性能俞晓宇;肖鹏;文中流;李专;周伟;陈文博;刘洋【摘要】分别以溶胶-凝胶法制备的莫来石粉末和分析纯级氧化铝/氧化硅混合粉末为原料,经过凝胶注模成形后,在1 400～1 600℃温度下无压烧结,制备莫来石陶瓷,研究原料种类及烧结温度对莫来石陶瓷的显微结构、力学性能和抗热震性能的影响.结果表明:以溶胶-凝胶法制得的莫来石粉末为原料时,随烧结温度升高,陶瓷的密度和抗弯强度都是先升高后降低,烧结温度为1 500℃时,材料的密度和抗弯强度最高,分别为3.13 g/cm3和155.85MPa,经过5次1 400℃-100℃沸水间热震后抗弯强度保留率达54.99％.以氧化铝/氧化硅混合粉末为原料时,起始烧结温度降低,l 400℃下烧结的陶瓷即具有较高的密度和抗弯强度,分别为3.01 g/cm3和106.40MPa,热震后的抗弯强度保留率为77.80％.抗弯强度随烧结温度升高而下降,烧结温度为1 600℃时抗弯强度下降至74.21MPa.【期刊名称】《粉末冶金材料科学与工程》【年(卷),期】2017(022)005【总页数】8页(P693-700)【关键词】莫来石粉体;溶胶-凝胶;Al2O3-SiO2;凝胶注模;抗弯强度;抗热震性能【作者】俞晓宇;肖鹏;文中流;李专;周伟;陈文博;刘洋【作者单位】中南大学粉末冶金研究院,长沙410083;中南大学粉末冶金研究院,长沙410083;佛山科学技术学院材料科学与能源工程学院,佛山528000;中南大学粉末冶金研究院,长沙410083;中南大学粉末冶金研究院,长沙410083;中南大学粉末冶金研究院,长沙410083;中南大学粉末冶金研究院,长沙410083【正文语种】中文【中图分类】TQ17T莫来石(3A l2O3·2SiO2)陶瓷是SiO2-Al2O3二元系统中在常压下唯一稳定存在的二元化合物。
它具有熔点高、热膨胀系数低、抗热震和抗蠕变性能好等优点。
溶胶凝胶法合成莫来石(3Al 2O 3﹒2SiO 2）微粉莫来石具有优异的高温强度、电绝缘性和化学稳定性,高的抗蠕变性和抗热震稳定性，低的热传导率和热膨胀系数及高温环境中优良的红外透过性等.莫来石陶瓷作为一种高温结构材料也受到越来越多的重视，此外，莫来石陶瓷在光学、电子等方面的应用，也引起人们的极大兴趣。
莫来石有天然产物，但其含量和纯度均不能满足工业需要，为了获得高纯超细的莫来石原料，人们研究了一些特殊的合成工艺。
如水解沉淀法，溶胶－凝胶法,成核生长法,喷雾热分解法，Al 2O 3和SiO 2超细粉末直接合成等。
溶胶凝胶法制备超细粉,是在液相中进行的，混合比较均匀，初始原料在液相中水解成水解产物的各种聚合体，各种聚合体进一步转化为凝胶。
因凝胶比表面积很大,表面能高，与利用粉体之间固相反应的传统工艺相比,凝胶颗粒自身烧结温度低,其工艺上的优势对陶瓷粉体的工业生长具有重要的意义。
粉料制备过程中无需机械混合,化学成分较均匀。
由于转化温度低,可得超细粉末。
本实验采用溶胶－凝胶法合成莫来石微粉。
一、实验目的1. 了解溶胶—凝胶法制备莫来石粉末的过程与原理； 2。
掌握溶液中铝含量的测定方法； 3。
掌握溶胶粘度的测定方法；4. 学会用红外光谱初步测试无机粉末物相；5. 掌握用激光粒度仪测试无机粉末粒度；6。
掌握利用差热-热重联用仪研究样品在温度变化过程中所发生的物理化学变化。
二、实验原理在正硅酸乙酯（TEOS)加入水，TEOS 开始水解反应,H +取代了TEOS 中的烷基（—C 2H 5），随着水解的进行，发生聚合,小分子不断聚集成大分子，反应在宏观上就是粘度不断增大.由于溶胶中存在大量Al 3+，且Al 3+有一定夺氧能力，当溶胶聚合，逐渐形成三维网络时，大部分Al 3+进入Si-O 网络中，一部分Al 3+参与结构，形成复杂的—Si-O —Al —O 三维无轨网络。
其水解缩聚机理如下:2||33253253||H OORORRO S i OC H AlNO RO S i OH C H OH Al NO OR OR++-+---++−−−→--+++-++-+++----−−→−++--+--352||3||3352||||22NO OH H C OH ORi S ORAl OOR i S ORRO NO Al H OC ORi S ORRO OH OR i S ORRO O H2||33||||||||||33||||||||//H O OR OR S i O Al O Si Al NO OR OR OR OROROR SiO SiO AlO Si O Al OORO Al O SiO AlO SiO Si OR OROR OROR ++-++⎡⎤⎢⎥⎢⎥-----++−−−→⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎡⎤⎢⎥⎢⎥--------⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥--------⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦为加快凝胶化的速度,加入酸或碱作为催化剂，形成复杂的-Si-O —Al-O 三维无轨网络凝胶经过干燥与烧结过程，得到莫来石粉末。
粉末冶金陶瓷实验报告实验目的：本实验旨在通过粉末冶金的方法制备陶瓷材料，并对其性能进行测试和分析，以评估其在实际应用中的潜力。
实验原理：粉末冶金是一种制备块体材料的常见方法，该方法利用粉末颗粒之间的结合来形成固体。
在本实验中，我们使用了粉末冶金技术来制备陶瓷材料。
具体步骤如下：1. 准备所需陶瓷材料的粉末。
2. 将粉末填充到模具中，并施加压力以使粉末颗粒结合。
3. 将模具中的粉末样品进行烧结，以形成坚固的陶瓷材料。
实验步骤：1. 首先，准备所需的陶瓷粉末，并确保其具有所需的化学成分和颗粒尺寸分布。
2. 将粉末填充到模具中，可以使用手动或自动的方式，确保填充均匀。
3. 施加适当的压力来使粉末颗粒结合，可以使用压力机或其他适用的设备。
4. 可选步骤：如果需要更高的致密度，可以进行再压制步骤，并施加更高的压力。
5. 将填充好的模具置于炉中进行烧结。
烧结温度和时间根据具体材料来确定。
6. 完成烧结后，取出样品，进行冷却。
7. 对制备的陶瓷材料进行必要的性能测试和分析，例如密度、硬度、抗弯强度等。
实验结果：根据对制备的陶瓷材料进行的性能测试和分析，可以确定其物理和力学性能。
例如，根据密度测试，我们可以计算出材料的相对致密度。
使用硬度测试仪可以测量材料的硬度。
通过弯曲试验，可以测量材料的抗弯强度。
通过这些测试，可以评估材料的质量，并将其与其他陶瓷材料进行比较。
讨论与结论：通过粉末冶金的方法制备的陶瓷材料具有独特的特性和潜力。
根据实验结果，我们可以评估材料的性能，并与其他材料进行比较。
此外，当我们控制原料的选择、粒度分布、压力施加和烧结参数时，可以改变材料的性能。
通过进一步的实验研究，我们可以进一步优化制备步骤和工艺参数，以获得理想的陶瓷材料。
参考文献：[1] Ristic M. H., et al. (2013) Powder Metallurgy of Ceramics.[2] German R.M. (1998) Powder Metallurgy and Particulate Materials Processing.附录：实验数据表格附：图表附：实验记录。
发泡—注凝成型法制备莫来石多级孔陶瓷及其力学/热学性能研究多级孔材料打破了传统单级孔材料孔结构单一的局限,同时还具有孔隙率高、孔体积大、化学稳定性好、体积密度小、比表面积大及吸声减震等优点,被广泛应用于隔热保温材料、气体传感器及催化剂的载体等。
本文先以五氧化二钒（V<sub>2</sub>O<sub>5</sub>）为外加剂,通过原位反应法合成了Al<sub>6</sub>Si<sub>2</sub>O<sub>13</sub>柱晶,研究了反应温度和添加剂用量对Al<sub>6</sub>Si<sub>2</sub>O<sub>13</sub>柱晶合成过程的影响;在此基础上,采用发泡-注凝成型法制备了Al<sub>6</sub>Si<sub>2</sub>O<sub>13</sub>柱晶自增强多孔陶瓷,研究了添加剂用量对Al<sub>6</sub>Si<sub>2</sub>O<sub>13</sub>柱晶自增强多孔陶瓷常温物理性能和隔热性能的影响。
又以莫来石(Al<sub>6</sub>Si<sub>2</sub>O<sub>13</sub>)粉体为原料,分别以锆英石（ZrSiO<sub>4</sub>）、亚微米碳酸钙（CaCO<sub>3</sub>）以及碳化硅（SiC）为添加剂,采用发泡-注凝成型结合添加造孔剂法制备了含有大孔-介孔复合孔结构的莫来石多级孔陶瓷,研究了添加剂种类和用量对Al<sub>6</sub>Si<sub>2</sub>O<sub>13</sub>浆料的稳定性、流变性能、胶凝性能及所制备多孔陶瓷常温物理性能和高温隔热性能的影响。
实验1 粉浆浇注成型法制备莫来石陶瓷复合材料
一、实验目的
1、巩固高温下陶瓷材料反应的原理，掌握陶瓷材料的制备方法
2、掌握用粉浆浇注成型法制备莫来石
3、通过对不同氧化锆的加入量以及不同烧结制度条件下得到的样品性能的比较（密度、坑弯强度，断裂韧性等性能的测试），得到这种复合材料的最佳配方和最佳烧结制度。
二、实验原理
莫来石是Al2O3·SiO2二元系中研究得最广泛的晶相，它是一种不饱和的具有有序分布氧空位的网络结构，其结构中空隙大，比较疏松，原子堆积不紧密，因此莫来石具有较低的弹性模量(200~220MPa)，较低的热膨胀系数(5.6×10－6／K)，较低的导热系数［5.0W/(m·K月和热容量[750J/(kg·K)]，使莫来石具有良好的抗热冲击性，但是，其常温强度和韧性很低，高温时，莫来石中会产生一些富硅的玻璃相，这些高粘度的玻璃相，可松弛高温下莫来石所受应力，并使裂纹愈合，而且针状莫来石颖粒也会在粘度很高的玻璃相中有拔出效应，产生拔出功，所以其高温时的强度和韧性不低于常温下的性能。
莫来石晶格扩散困难，致使莫来石陶瓷难以烧结，但也正是由于晶格扩散困难，其高温抗蠕变性能极优，是一种很有用的高温耐火材料。
ZrO2在常温下具有优越的强度和韧性，但高温力学性能明显下降，因此，ZrO2与莫来石复合，可望能改善莫来石的常温力学性能和氧化锆的高温力学性能。
1．实验步骤
（1）坯料制备
①按化学反应3 Al2O3+2 SiO2→3Al2O3·2SiO2的分子比，计算以氧化铝和石英粉为原料烧结5克莫来石的用料配比。
②按不同氧化锆的加入量约1%-5％，完成一种配方，称重，在研钵内充分混匀（约30min)。
③加入少许水玻璃，混匀。
（2）成型
①在油压机上用钢模将粉末压制成7×7×60的试条毛坯（考虑到实验条件不允许，用小瓷舟装好毛胚，压实）。
缓慢烘干备用。
②测量试条尺寸（长×宽×高）做好标记。
（3）烧结
①根据原材料在烧结过程中可能发生反应的温度范围，制定出烧结莫来石复合陶瓷材料的烧结制度。
②将试条直立放在氧化铝坩锅内，试条周围用氧化铝空心球隔开，装入高温电炉内。
③按照电炉操作规程进行操作，按升温曲线进行烧结。
(4)测试
①测量烧后试条尺寸并记录。
②测试烧后试条的体积密度、吸水率、热震稳定性等指标。
2．实验报告
(1)成型：实验目的；莫来石原料配制计算；成型操作步骤；
(2)烧结：实验目的：原料在烧结过程中可能发生的物理、化学反应的类型和相应的温度段，设置的烧结制度（每段的升温速度和保温时间）；
(3)各操作步骤相应的数据记录、实验中发生的现象、实验结果；
(4)实验结果的分析。
三、思考题
1．莫来石质陶瓷烧结过程中发生哪些反应？ 2．各种成型方法对制品性能的影响？
3．烧成温度及保温时间对制品性能的影响？。
