《陶瓷工艺原理》课程教学大纲

《陶瓷工艺原理》教学大纲

课程名称：陶瓷工艺原理

学分：3.0 总学时：48 讲课学时：40 实验学时： 8

考核方式：考试

先修课程：《材料科学基础》、《材料物理性能》

适用专业：材料科学与工程专业

开课系或教研室：无机非金属材料教研室

（一）课程性质与任务

1．课程性质：本课程是材料科学与工程专业的专业核心课

2．课程任务：本课程主要讲述陶瓷原料、粉体的制备与合成、坯体和釉的配料计算、陶瓷坯体的成型及干燥、陶瓷材料的烧结、陶瓷的加工及改性等。目的在于使学生熟悉陶瓷生产中共同性的工艺过程及过程中发生的物理—化学变化，掌握工艺因素对陶瓷产品结构与性能的影响和基本的实验技能，能够从技术与经济的角度分析陶瓷生产中的问题和提出改进生产的方案，为毕业后从事专业工作打下必要的基础。

（二）课程教学基本要求

对课程教学环节的要求：课程理论课时40学时；实验8学时；成绩考核形式=平时考勤及作业30%+实验10%+闭卷考试60%。

（三）课程教学内容

本课程共分四篇15章，第一篇含第1章至第2章，第二篇含第3章至第6章，第三篇含第7章至第9章，第四篇含第10章至第15章。第一篇为原料，第1章讲授坯体组成的确定；第2章讲授坯料的成型性能。第二篇为坯体的工艺基础，第3章讲授坯体组成的确定；第4章讲授坯料的成型性能；第5章讲授坯体的结构与形成；第6章讲授坯体性质的控制。第三篇为釉层的工艺基础，第7章讲授釉料的组成；第8章讲授釉层的形成；第9章讲授釉层的性质。第四篇为生产过程，第10章讲授原料的处理；第11章讲授坯料的制备；第12章讲授陶瓷成型方法与模具；第13章讲授生坯的干燥；第14章讲授施釉；第15章讲授烧成。

应重点掌握的内容： ※熟练掌握陶瓷主要原料的性能、用途，掌握部分新型陶瓷原料的性能、用途，对其它原料的性能和用途有所了解；

※熟练掌握陶瓷制品的生产工艺流程，以及一些新型的工艺技术；

※掌握陶瓷制品的化学组成、显微结构和产品性能之间的相互关系。正确理解工艺因素对陶瓷制品显微结构和性能的影响；

※配方计算

※掌握陶瓷生产的基本实验方法，并能对陶瓷制品的性能进行分析。

（四）学时分配表

章序 内容 课时 备注

1 坯体组成的确定 3

2 坯料的成型性能 2

3 坯体组成的确定 1

4 坯料的成型性能 2

5 坯体的结构与形成 2

6 坯体性质的控制 2

7 釉料的组成 2

8 釉层的形成 3

9 釉层的性质 4

10 原料的处理 4

11 坯料的制备 3

12 陶瓷成型方法与模具 2

13 生坯的干燥 3

14 施釉 3 15 烧成 3

（五）教材及参考书

教 材：《陶瓷工艺学》

主 编：李家驹

中国轻工业出版社：2007

参 考 书：《陶瓷工艺原理》，主编：张锐

化学工业出版社：2007

《无机复合材料》，主编：张锐

化学工业出版社：2005

执笔：蒋鸿辉

审核：蒋鸿辉

审定：赵鸿金 日期：2013年9月2日

1．绪论部分

了解本课程的性质和任务；了解中国陶瓷发展简史；了解陶瓷材料在国民经济中的地位、作用及国内外发展概况；了解陶瓷材料生产的一般工艺流程。掌握陶瓷材料的分类方案。

2.陶瓷原料

(1)了解陶瓷工业的原料类型；了解原料质量与陶瓷生产工艺、产品性能的关系。

(2)了解粘土的成因及产状；掌握粘土的化学组成、矿物组成和颗粒组成的具体含义；熟练掌握高岭石、蒙脱石化学组成、晶体结构、性质和用途；了解叶腊石、伊利石的化学组成、晶体结构、性质和用途；熟练掌握粘土的工艺性质，以及粘土在陶瓷生产中的作用。

(3)熟练掌握二氧化硅（SiO2）的晶型、性质及其在陶瓷生产中的作用； (4)了解长石的种类和性质；熟练掌握钾长石、钠长石的化学组成、性质和熔融特性；熟练掌握长石类原料在陶瓷生产中的作用。

(5)了解滑石、叶蜡石、硅灰石、碳酸盐、硼酸盐等原料在陶瓷生产中的作用。

(6)熟练掌握氧化铝（Al2O3）的晶型、性质和用途，了解Al2O3的生产方法。了解氧化镁（MgO）、氧化铍（BeO）的性质、用途和生产方法。掌握二氧化锆（ZrO2）的晶型、性质和一般用途，了解ZrO2的生产方法。

(7)熟练掌握碳化硅（SiC）的晶型、性质和用途，了解SiC 的生产方法。掌握碳化硼（BC4）的结构、性质和一般用途，了解BC4的生产方法。

(8)熟练掌握氮化硅（Si3N4）的晶型、性质和用途，了解Si3N4 的制备方法。掌握氮化铝（AlN）的结构、性质和一般用途，了解AlN的制备方法。

3. 粉体的制备与合成

(1) 熟练掌握粉体的粒度、粒度分布的概念，以及粉体颗粒的测试方法及原理；掌握粉体颗粒形状、表面积、化学特征和晶型特征等物理性能的表征方法。

（2）了解机械冲击式粉碎方法及其原理；熟练掌握球磨粉碎、行星式研磨的工作原理、设备、及其影响因素。掌握振动粉碎、行星式振动粉碎、雷蒙磨、气流粉碎、搅拌磨粉碎、胶体磨粉碎和高能球磨粉碎的工作原理。了解助磨剂的作用机理。

（3）掌握固相法制备粉体的原理和工艺，如热分解反应法、化合反应法和氧化还原法；熟练掌握液相法制备粉体的原理和工艺，如沉淀法、醇盐水解法、溶胶－凝胶法、溶剂蒸发法等；了解气相法制备粉体的原理和工艺。

4. 坯体和釉的配料计算

(1)了解确定坯体配方的依据、配方的计算方法，掌握坯料的制备工艺。

(2)了解确定釉料组成的原则、釉料配方的计算。

5. 陶瓷坯体的成型及干燥

（1）熟练掌握陶瓷坯体成型的分类方案。

（2）了解陶瓷泥浆的流变特性；熟练掌握影响泥浆流变性能的因素；熟练掌握影响泥浆浇注性能的因素；弄清注浆过程中发生的物理－化学变化。熟练掌握基本的注浆成型工艺。

（3）熟练掌握粉料的工艺性质；弄清压制成型过程中粉料的致密化过程；熟练掌握压制成型过程中影响坯体密度的因素，以及压制成型工艺；

（4）熟练掌握挤压成型、热压铸成型、流延成型、轧膜成型和注射成型的原理和工艺流程；了解其它一些新型成型工艺。

（5）了解陶瓷坯体的干燥动力过程；熟练掌握影响干燥速度的因素、确定干燥介质参数的依据。

6. 陶瓷材料的烧结

(1) 熟练掌握与陶瓷制品烧成相关的基本概念和基本理论；掌握烧结的驱动力，烧结参数及其对陶瓷材料性能的影响规律；

（2）熟练掌握固相烧结过程及机理，液相烧结过程及机理。

（3）掌握热压烧结、热等静压烧结、放电等离子体烧结、微波烧结等新型烧结方法的工作原理和工艺。

（4）了解并掌握常用的烧结设备。

（5）熟练掌握最佳烧结制度的确定原则。

7. 陶瓷的加工及改性

（1）了解并掌握陶瓷材料的加工分类方法。

（2）掌握陶瓷的切削加工、机械磨削加工、研磨、抛光加工等机械加工方法的工作原理、设备和特点。

（3）掌握陶瓷的电火花加工、电子束加工、激光加工、超声波加工等特种加工方法的工作原理、设备和特点。

（4）了解釉的作用与分类，釉的特点和性质；掌握施釉工艺和烧釉方法。

（5）了解陶瓷表面金属化的用途；掌握陶瓷表面金属化方法。

（6）掌握陶瓷-金属封接技术，如玻璃焊料封接、烧结金属粉末法封接技术。

三、课程重点、难点

学完本课程应达到以下基本要求： 重点：1．熟练掌握陶瓷主要原料的性能、用途，掌握部分新型陶瓷原料的性能、用途，对其它原料的性能和用途有所了解；

2．熟练掌握陶瓷制品的生产工艺流程，以及一些新型的工艺技术；

3．掌握陶瓷制品的化学组成、显微结构和产品性能之间的相互关系。正确理解工艺因素对陶瓷制品显微结构和性能的影响；

4．配方计算

5．掌握陶瓷生产的基本实验方法，并能对陶瓷制品的性能进行分析。

难点：1．掌握陶瓷制品的化学组成、显微结构和产品性能之间的相互关系。正确理解工艺因素对陶瓷制品显微结构和性能的影响；

2．配方计算

类 别：限选课

开设学期：第6学期

适用专业：非金属金属材料工程

先行、后续课：材料科学基础》、《材料物理性能》

教 材：《陶瓷工艺学》，李家驹主编，中国轻工业出版社，2007。

参 考 书：《陶瓷工艺原理》，刘康时等编著，华南理工大学出版社，1990。

《无机复合材料》，张锐主编，化学工业出版社，2005。

《陶瓷工艺学》（上、下册），李家驹主编，轻工业出版社，2001。

四、实验安排

实验安排在陶瓷工艺原理课程内进行，开设3个实验：

（1）陶瓷坯体成型实验 3学时

（2）陶瓷坯体烧结试验 3学时

（3）陶瓷制品烧成收缩及体积密度的测定 2学时

五、学时分配

第一篇 原料

第一章 坯体组成的确定 （2学时）

第二章 坯料的成型性能 （3学时）

第二篇 坯体的工艺基础

第一章 坯体组成的确定 （2学时）

第二章 坯料的成型性能 （1学时）

第三章 坯体的结构与形成 （2学时）

第四章 坯体性质的控制 （2学时）

第三篇 釉层的工艺基础

第一章 釉料的组成 （2学时）

第二章 釉层的形成 （2学时）

第三章 釉层的性质 （3学时）

第四篇 生产过程

第一章 原料的处理 （2学时）

第二章 坯料的制备 （3学时）

第三章 陶瓷成型方法与模具 （2学时）

第四章 生坯的干燥 （2学时）

第五章 施釉 （2学时） 第六章 烧成（2学时）

大纲批准： 大纲审定： 大纲制定：蒋鸿辉