下载文档原格式
研究与探讨等静压石墨1 等静压技术的国内外发展与现状当今商品市场上的炭石墨材料(或称制品),多数是采用热挤压和模压(冷的或热的)成型的.等静压是一种新的成型方法.等静压的成型方法,系根据在液体或气体介质中,各方向压强均等的原理设计而成.在生产中,是将待压制的粉末(或初压成型产品)装入软质可塑性包装袋(如橡胶,铝皮或塑料)中,密封后,吊入密闭的高压缸体内,缸内的介质可以为液体(油或乳剂)或气体(氩,氮气).缸体密闭后,通过外界压力,压缩介质,使产品受压成型.等静压机目前已有冷等静压(常温下使用),温等静压(介质温度为80～100℃,和热等静压(介质温度为1 000℃以上)三种.据资料介绍,世界上最早的一台等静压机是由瑞典1939年研制成功的.目前仍是等静压机出口国.我国最早使用的冷,热等静压机,也是从该国引进的.等静压机最早使用在粉末冶金(包括硬质合金)和陶瓷工业上,后来为炭石墨材料行业所采用.等静压机的关键部件是缸体,通常承受压力为200MPa.据悉,已能制造最高可达1 050MPa的缸体.缸体最早是整体浇铸,目前多数采用钢丝予应力缠绕而成.随着产品规格的大型化,缸体直径不断向大型化发展.目前,日本东洋炭素株式会社已能批量生产`1 500×2 000mm的等静压石墨.据悉拟开发直径2 000mm的产品.据国外同行厂家权威人事介绍,世界上等静压石墨的生产,主要集中在以下三家, 2002年的各家产量,大致如下:日本东洋炭素株式会社: 6 000吨年法国罗兰股份有限公司: 4 000吨年德国西格里炭素股份公司: 2 500吨年除此之外,尚有:美国联合炭化物公司,太湖公司,波克公司,尤卡尔公司;日本东海电极,揖斐公司,昭和电工,日立化成;俄罗斯莫斯科电极厂等生产该种产品.我国在上世纪70年代开始制造单压200MPa,缸体直径为200mm的等静压机; 80年代已能批量生产直径500mm和800mm的等静压机.目前已能生产直径1250mm,有能力生产直径为1500mm的等静压机.成都蓉光炭素股份有限公司的高纯石墨制品厂已能批量生产`500×600mm的等静压石墨.并准备不断向大型化发展.等静压机除用于压制成型以外,用作沥清浸渍装置,效果十分明显.将制品与沥青装于密封的金属铝皮中,放在热等静压机内,采用气体介质,升温,加压,直到沥青全部焦化为止.制品将得到最大的浸渍增重.这是因为不仅沥青能浸入制品的全部气孔,而且没有通常设备中,减压后沥青外溢和焙烧时沥青外渗现象.2 等静压石墨的特性211 各向同性炭石墨制品的成型方法,主要有三种,即:热挤压成型,如生产炼钢用石墨电极;模压成型(包括震动成型)及用于铝业炭素和电炭制品;等静压成型.尽管成型的方法不同,但其成型的原理是相同的.压制前的物料,无论是糊料,还是粉末,物料的颗粒排列是无序的,在压力作用下,粉末颗粒发生位移和变形,颗粒间的接触表面因塑性变形而增大,发生机械的咬合和交织,使物料被压实.物料中的炭质颗粒,用显微镜观察,可以看到,他们既非圆形,也非方形.属不规则形状.即长,宽比不同.在挤压和模压的情况下,受单方向压力和模具摩擦作用,这些炭质颗粒将作有序排列,这便造成最终产品性能上的差异,如电气,机械,热性能等.即垂直于压力面的方向与水平于压力面的方向性能不同,人们称其为:"各向异性".这种"各向异性"对炼钢用石墨电极,电机用电刷来说,是有益,是不可缺少的.他们需要这种特征.而另外许多使用的场合,却不需要"各向异性",而需要"各向同性".于是出现了等静压石墨.等静压成型改物料的单方向(或双方向)受压为多方向(全方位)受压,炭素颗粒始终处于无序状态.从而使最终产品没有或很少有性能上的差异.方向上的性能比不大于111.人们称其为:"各向同性".当然,为了进一步缩小性能上的差异,除关键的等静压机成型外,尚需在炭质颗粒结构和工艺上进一步调整.212 体积密度的均一性为制造细结构,质地致密,组织均匀的炭石墨材料,采用粉末压制(而非糊料)是唯一的方法.而用粉末压制只有采用模压方法和等静压方法.在采用模压成型时,无论是单面压制或双面压,受摩擦力(炭质颗粒间和制品与模具间)的影响,压力的传递将逐渐降低,从而造成体积密度的不均匀.这种差异,随制品的高度增加而加大.这种毛坯整体上的密度不均匀,不仅为以后工序——焙烧带来隐患,亦将造成将毛坯加工成品部件时,带来单个产品的性能差异,是十分有害的.采用等静压机成型时,产品各方位受力均匀,体积密度比较均一,且不受产品高度的限制.213 可以制造大规格制品由于信息产业的飞速发展,单晶硅的直径不断向大直径方向延伸,已由原来的75～100mm,发展到150～200mm,而且正向250mm,300mm发展.需要石墨材料的直径也随之增加.此外电火花加工用石墨,连铸石墨,核反应堆用石墨亦需大规格制品,如当今商品市场上已出现1 500×2 000mm的石墨制品.而采用模压方法是无法完成的.这是因为它受下列制约.21311 压机吨位的限制以产品直径1 500mm为例,假如压制单位压力为100M Pa,则压制的使用压力将为:1766215t,设计的吨位将更高.虽然当今制造这样高吨位的压机,并不困难,但是假如制品长度加大,则此压机将是一个庞然大物.造价亦十分可观.21312 产品高度的限制据笔者了解,目前采用双面压制模压产品的高度,也只能在300～400mm之间,假如制品高度为2000mm,在通常情况下,上滑块与压机床面高度与制品高度比是4:1,那么压机的空间距离将达到8000mm.虽然对压机和模具进行结构改变,有望降低一些高度,但压机的设计与制造上将遇到很大的困难.更何况如此高的产品,其体积密度上的差异,将十分明显.甚至造成中间部位无法成型的状态.21313 焙烧的限制统计数据表明,炭石墨制品的生产废品, 70%以上是焙烧工序造成的,废品的主要形式是产品的内,外部裂纹.造成焙烧产品开裂的原因很多,诸如配方的合理性,粘结剂的加入量多少,单位压力的大小,焙烧曲线的快慢,产品受热的均匀程度,焙烧低温过程的"浸氧",填充料的性质等等,但不可否认,制品体积密度的不均匀,是产品内部结构缺欠所造成焙烧开裂的主要元凶之一.这是因为体积密度不同,膨胀系数便有差异,在焙烧过程中,将产生不均衡的内应力.当这种内应力超过制品本身强度时,便因内应力释放而开裂.这种开裂不仅在焙烧过程中产生,在冷却过程也易于产生.由于等静压机成型的产品,如上所述,在很大程度上,克服了体积密度的不均匀性,不仅在产品规格相同的情况下,产品开裂的可能性大幅度降低,而且使生产大规模产品成为可能.除上述之外,采用等静压机成型的等静压石墨,除圆形和板材之外,还可以制造异形产品.更重要的是,产品性能与产品的规格大小无关.3 讨论与商榷细结构,大规格,各向同性——等静压石墨,是一种新型炭石墨材料.由于它具有一系列特性,应用范围广泛,为当今市场所需要,特别是它与当代高科技和国防尖端科技紧密相联,必将迅猛发展.面对这种新材料面市,不可必免的将冲击传统市场,也将提出一些新的概念和思路.本文对几个相关问题,提出一些粗浅意见,以资商榷.311 关于等静压石墨细结构,大规格,各向同性石墨,有其独自特性,更有别于传统的"高纯石墨",为此它应有一个简化的专业名称.炭石墨材料的命名方法很多,如:按用途分,可称:炼钢电极,电机用电刷,连铸用石墨等;按产品结构特性分,可称:各向同性石墨,各向异性石墨;按生产工艺分,可称:热挤压石墨,模压石墨;按性能分可称:高纯石墨,高密石墨,高强石墨等等.参照国外通用叫法(如日本称"等方石墨),笔者认为称:"等静压石墨"比较简练而贴切.而且能表示产品的内涵.312 关于各向同性炭石墨材料在制造过程中,由于成型方法的不同,其不同方向上的性能便有差异.主要表现在:电阻率,导热率,机械性能,热膨胀系数等.一般测定方法是:在产品上按垂直于压力面方向和水平于压力面方向取样,分别测定性能,然后用最小一方的数据,除以最大一方的数据,便可得到各向同性比.通常以膨胀系数的测定数据计算.热挤压与模压的产品,不同方向的性能差异较大,称各向异性材料.采用等静压成型方法.不同方向的性能差异较小(还与原材料结构有关),称各向同性材料.不同方向上性能差异大小,亦应有个量化标准,以方便用户选择.日本东洋炭素株式会社对此有个提法.笔者认为可以参照使用.各向同性材料各方向性能比 110～111准各向同性材料各方向性能比 111～112各向异性材料各方向性能比大于112。
等静压石墨成型技术等静压技术原理是根据帕斯卡原理，利用制品在各向均等的超高压压力状态下成型的先进技术。
其制成品的各向同一性好，针对性能要求高，形状复杂及细长比大的零件有很好效果。
等静压技术已有70多年的历史，初期主要应用于粉末冶金成型；近20年来，等静压技术已广泛应用于陶瓷铸造、原子能、、塑料、石墨、陶瓷、永磁体、高压电磁瓷瓶、生物药物制备、食品保鲜、高性能材料、军工等领域。
等静压技术按成型和固结时的温度高低，分为：冷等静压、温等静压、热等静压三种不同类型。
a 冷等静压技术(Cold Isostatic Pressing,简称CIP) 是在常温下，通常用橡胶或塑料作包套模具材料，以液体为压力介质，主要用于粉体材料成型，为进一步烧结，煅造或热等静压工序提供一般使用压力为100~ 630MPa。
b 温等静压技术，压制温度一般在80～500℃下．使用特殊的液体或气体传递压力，使用压力为100MPa左右。
主要用于粉体物料在室温条件下不能成型的石墨、聚酰胺橡胶材料等。
以使能在升高的温度下获得坚实的坯体。
c 热等静压技术(hot isostatic pressing，简称HIP) (HIP) ，是一种在高温和高压同时作用下，使物料经受等静压的工艺技术，它不仅用于粉末体的固结．使工艺成型与烧结两步作业一并完成．而且还用于工件的扩散粘结，铸件缺陷的消除，复杂形状零件的整理等。
在热等静压中，一般采用氩、氨等惰性气体作压力传递介质，包套材料通常用金属或玻璃。
工作温度一般为1000~2200℃，工作压力常为100~200MPa。
等静压技术-与常规成型技术相比特点等静压技术作为一种，与相比，具有以下特点：a．等静压成型的制品密度高，一般要比单向和双向模压成型高5 ～l5 。
热等静压制品相对密度可达99 8％～99．09％。
b．压坯的密度均匀一致。
在摸压成型中，无论是单向、还是双向压制，都会出现压坯密度分布不均现象。
这种密度的变化在压制复杂形状制品时，往往可达到10% 以上。
等静压成型概论范文等静压成型（Iso-static Pressing，简称IP）是一种材料加工方法，通常用于制备高密度的陶瓷、金属和复合材料。
其原理是将材料粉末放置在一个模具中，然后施加等静压力，使粉末颗粒之间形成高密度结构。
本文将探讨等静压成型的原理、工艺和应用。
等静压成型的原理基于物理学中的等静力理论。
当施加的静压力在三个方向上都相等时，即在各个方向上施加均匀的压力，材料粉末颗粒之间就会形成密实的接触，从而实现高密度结构。
相比于传统的压粉烧结方法，等静压成型能够实现更高的密度，减少气孔和缺陷的形成，从而提高材料的力学性能和其他性能指标。
等静压成型的工艺包括以下几个步骤。
首先，需要将所需材料制备成粉末形式。
这种粉末通常具有细小的颗粒尺寸和窄的颗粒大小分布，以提高材料的可塑性和流动性。
然后，将粉末放置在一个特殊设计的模具中，模具通常具有所需产品的形状和尺寸。
接下来，施加等静压力到模具中，以使粉末颗粒之间相互接触，并且形成高密度的结构。
最后，取出成型后的材料，进行烧结和热处理等后续工艺，以进一步提高材料的性能。
等静压成型的应用广泛。
在陶瓷领域，等静压成型常用于制备高硬度和耐磨材料，如陶瓷刀具和陶瓷球等。
在金属领域，等静压成型常用于制备复杂形状的零件，如汽车发动机部件和航空发动机零件等。
在复合材料领域，等静压成型通常用于制备高性能陶瓷基复合材料，如碳纤维增强陶瓷基复合材料，在航天、航空和能源领域具有广泛的应用前景。
尽管等静压成型具有许多优点，如能够实现高密度和形状复杂性等，但也存在一些限制。
首先，等静压成型通常需要经过多个工艺步骤，包括烧结和热处理等，从而增加了工艺复杂性和成本。
其次，等静压成型对模具的设计和制造要求较高，以确保施加的静压力能够均匀地传递到材料粉末中。
此外，由于等静压成型的原理限制，对于一些材料，如纤维增强复合材料，其工艺性能和力学性能需要进一步改善和优化。
总之，等静压成型是一种重要的材料加工方法，用于制备高密度的陶瓷、金属和复合材料。
第26卷第2期 硅 酸 盐 通 报 Vol.26 No.2 2007年4月 BULLETI N OF T HE CH I N ESE CERAM I C S OC I ETY Ap ril,2007 等静压成型熔融石英陶瓷的研究郝洪顺1,崔文亮2,3,宋 涛2,王树海2,张联盟3,董 峰2,杨显锋2,崔唐茵2,李海滨2(1.山东理工大学材料学院,淄博 255049;2.山东工业陶瓷研究设计院,淄博 255031;3.武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室,武汉 430070)摘要:介绍了等静压成型熔融石英陶瓷的技术,研究了水分含量、粒径分布、粘合剂的加入量及烧成温度对制品的成型性能、体积密度、弯曲强度和显气孔率等性能的影响。
结果表明:当水分含量在0.3%～1.0%(质量分数)之间,粒径分布为双峰分布,P VA加入量为1.5%,最高烧成温度为1250℃时,能成功制备出性能优异的熔融石英陶瓷天线罩。
关键词:熔融石英;石英陶瓷;等静压成型;成型方法The Fabr i ca ti on of Fused S ili ca Ceram i cs by Isost a ti c Pressi n gHAO Hong2shun1,CU I W en2liang2,3,SON G Tao2,WAN G Shu2hai2,ZHAN G L ian2m eng3,DON G Feng2,YAN G X ian2feng2,CU I Tang2yin2,L I Hai2bin2(1.Dep t.of Materials Science and Engineering,Shandong University of Technol ogy,Zibo255049,China;2.Shandong R.&D.I nstitute of I ndustrial Cera m ics,Zibo255031,China;3.State Key Lab.of Advanced Technol ogy f orMaterials Synthesis Pr ocesing,W uhan University of Technol ogy,W uhan430070,China)Abstract:The manufacture of fused silica cera m ics by is ostatic p ressing was intr oduced.The relati onshi p was intr oduced bet w een water content、particle size distributi on、additi on of bonding2agent、sinteringte mperature and for m ing perf or mance、density、flexural strength、por osity etc.The results show that when water content is0.3%～1.0%,particle size distributi on has t w o summ its,P VA additi on is1.5%,sinteringte mperature is1250℃,fused silica cera m ic radome with excellent perfor mance can be p r oduced.Key words:fused silica;silica cera m ics;cold is ostatic p ressing;f or m ing method 熔融石英陶瓷具有热震稳定性优异、热膨胀系数小、导热率低、耐玻璃及金属液侵蚀等特点,因此在玻璃、冶金、有色金属等行业被广泛应用,如玻璃窑炉供料机用冲头、料碗、匀料筒、供料道等,玻璃熔化用坩埚、浮法玻璃窑用闸板砖,冶金用水口、塞棒、金属带材热处理辊底炉用辊套、低压铸铝机用升液管、航天用导弹整流罩等等。
成型压力对CZP陶瓷的影响及抗热震性能研究作者：韩龙梁慧刘伟来源：《佛山陶瓷》2022年第04期摘要：研究了成型压力对CaZr4P6O24（简称CZP）陶瓷的力学性能和介电性能的影响关系，实验结果表明：成型压力在100 MPa时陶瓷的综合性能（抗弯强度值为74.96 M Pa、介电常数为3.65、介质损耗0.0058）最好。
将该CZP陶瓷进行抗热震性测试，将CZP陶瓷升温至1000℃，保温时间为1h，即取出放入20℃的水中10 min，烘干后在400倍显微镜下观察无裂纹出现，测试其剩余抗弯强度为70.46MPa，为测试前的94%，表明该材料具有良好的抗热震性能。
关键词：成型压力; CaZr4P6O24陶瓷 ;介电性能 ;抗热震性能1 引言CaZr4（PO4）6（简称CZP）磷酸盐陶瓷材料具有很好的高温稳定性和良好的抗热冲击能力，它属于NZP族材料。
该族材料具有低膨胀性[1-2]，在航空器表面涂层等领域被广泛地应用 [3]。
Limaye等人[4]研究了CZP的热膨胀性质，发现其具有很低的热膨胀性能，体膨胀系数为-1.6×10-6/℃。
CZP磷酸盐陶瓷材料的抗弯强度和介电性能与其制备工艺有关，本文主要研究成型压力对CZP磷酸盐陶瓷性能的影响。
抗热震性是指材料承受温度的急剧变化而不致破坏的能力，也称热稳定性。
陶瓷材料的抗热震能力是其力学性能和热学性能对应于各种受热条件的综合表现，这是无机非金属材料的重要工程物理性能之一。
其热冲击损坏有两种类型：一种是在热冲击循环作用下，材料表面开裂、剥落并不断发展，最终碎裂或变质，抵抗这类破坏的性能称为抗热冲击损伤性;另一种是材料发生瞬时断裂，抵抗这类破坏的性能称为抗热冲击断裂性。
脆性陶瓷的抗热震评价起源于两种观点，一种是基于热弹性理论，另一种的基础是断裂力学概念。
按照断裂力学概念，测试抗热震能力有两种方法：1）测试材料反复热震，直到出现开裂或剥落时的热震次数N;2）测试材料经过一次热震（急冷）后的强度（残余强度），比较原有强度和残余强度来评价材料的抗热震能力。
热等静压技术在特种陶瓷制备中的应用
特种陶瓷是一种在特定的环境下使用的高性能材料，在电子、航空、航天、航海、汽车、以及医疗等领域具有广泛的应用。
由于其高强度、高温、耐腐蚀和热稳定性的优越性能，特种陶瓷的应用范围越来越广泛。
热等静压技术是一种先进的陶瓷成型技术，是一种利用无极调节高压等静压机和热压机实现特种陶瓷制备的技术。
其主要特点是利用热力换热原理，将陶瓷粉末中的有机成分烧结，形成陶瓷粉末表面的高压等静压机，实现特种陶瓷制备。
热等静压技术在特种陶瓷制备中的应用，被广泛用于工业制造、航空航天、电子信息、汽车制造等领域，可以大大提高特种陶瓷的制备效率和质量。
无极调节高压等静压机可以控制压力变化，确保热等静压的效果。
热压机的温度可以有效控制，确保烧结的质量和性能。
热等静压技术可以有效改变陶瓷粉末的结构，改善陶瓷粉末的性能。
热等静压技术有助于提高特种陶瓷的热稳定性。
高压等静压机可以有效控制特种陶瓷的结构，使陶瓷粉末更加紧密，提高陶瓷的强度和热稳定性。
热等静压技术可以有效地改变特种陶瓷粉末的结构，使其具有更好的力学性能和抗热性能。
此外，热等静压技术还有助于改善特种陶瓷的耐腐蚀性能。
热压机可以在较高的温度下将有机物烧结，有利于改善特种陶瓷的耐腐蚀性能。
此外，热等静压技术也可以有效提高特种陶瓷的热传导性、热扩散性和热膨胀性等性能。
总之，热等静压技术在特种陶瓷制备中的应用，可以提高特种陶瓷的力学性能和耐腐蚀性能，并使其具有更好的热稳定性和热传导性、热扩散性和热膨胀性等性能，是特种陶瓷制备中不可缺少的技术。
热等静压工艺在金属陶瓷制备中的应用摘要：金属陶瓷复合材料是一种新兴的高性能材料。
由于传统制造工艺的制约，大大限制了其应用前景。
热等静压技术的引入，使制造优良性能的金属陶瓷找到了新的突破口。
本文主要介绍热等静压在金属陶瓷制备中的应用研究进展。
关键词：金属陶瓷; 复合材料；热等静压（HIP）；1 前言金属陶瓷复合材料（Metal matrixcomposites,简称MMC）是由一种或多种陶瓷相和金属相组成的多相复合材料，其既保存了金属良好的韧性和延展性，又结合了陶瓷的高硬度、高强度等优点，现如今采用金属陶瓷(硬质合金)制造精密、复杂、大型、高效率、长寿命模具技术已成为衡量一个国家模具制造水平的重要标志之一。
近年来，工程师们对于金属陶瓷复合材料的制备及应用研究进行了大量的研究，但其应用领域还只局限在一些工程配件上，诸如：电子吸热装置，发动机曲轴，刹车片，喷气飞机翼片等。
限制金属陶瓷复合材料应用的主要原因是在制备金属陶瓷复合材料过程中其金属与陶瓷相不兼容的问题。
在应用新的制备工艺制备金属陶瓷的过程中，热等静压烧结就是其中一种比较成功的制备工艺。
热等静压（Hot Isostatic Pressing，简称HIP）是一种在高温高压同时作用下使物料在加热过程中受到各项均衡压力压制而收缩致密促使材料烧结成型的工艺技术。
近年来，随着科技的不断进步，各领域对材料使用要求也越来越苛刻，热等静压技术在制备具有高密度、高纯度、高均匀性、高韧性等优良综合性能的材料方面占据优势，此技术已成为当今许多高性能材料生产中的一项实用技术，也是新材料开发不可缺少的一种新技术。
在制备金属陶瓷过程中，应用热等静压工艺可有效解决金属相与陶瓷相的结合问题，因此热等静压技术已成为许多高性能金属陶瓷复合材料制备中的一项实用技术，本文介绍了热等静压工艺在制备金属陶瓷复合材料的两种应用工艺。
2 热等静压工艺在金属陶瓷制备中的应用热等静压技术在最初期因为设备整体成本较高，其发展一直较为缓慢，为了降低热等静压产品的生产成本,Avure公司的热等静压设备在快速冷却、炉子设计、装卸选择、支持系统和过程控制优化等方面近些年取得了很大进展。
文章编号：1006-2874（2009）01-0029-04等静压成型压力对石英砂烧结砖性能的影响研究宋杰光1黄进财1刘勇华1刘慧1黄顺旺1黄浩1吴伯麟2（１．九江学院材料工程系，九江：３３２００５；２．桂林工学院有色金属及材料加工新技术教育部重点实验室，桂林：５４１００４）摘要利用低品位石英砂制备高性能石英砂烧结砖，通过对原料和砖体物相分析、砖体的显微结构分析以及砖体的物理性能分析，研究等静压成型压力对砖体性能的影响。
结果表明：随着成型压力的增加，砖体的烧结温度逐步降低至最低点然后升高，其中６５ＭＰａ成型的砖体比１００ＭＰａ成型的砖体的烧结温度要高１５℃。
砖体的抗压强度随着成型压力的增大，先升高后降低，其中在１００ＭＰａ等静压成型所制备的砖体抗压强度达到３５．１ＭＰａ，与烧结砖的国家标准相比，性能达烧结普通砖的国家最高标准ＭＵ３０级。
关键词石英砂，烧结砖，成型压力，性能，等静压成型中图分类号：ＴＱ１７４．６＋１文献标识码：ＡＣＨＩＮＡ ＣＥＲＡＭＩＣ ＩＮＤＵＳＴＲＹＡｐｒ．２００９Ｖｏｌ．１６，Ｎｏ．２中国陶瓷工业２００９年４月第１６卷第２期１前言目前，国内外工业随着科技的发展日新月异，在当今工业原料需求量大大增加的时期里，各种能够被利用的高品位天然或合成的矿物原料都被广泛的利用于工业生产，高品位石英砂就是其中一种[1]。
经过几十年甚至上百年的工业发展，有些工业相继改行甚至倒闭，其中重要的原因之一就是原料资源消耗待尽，产品性价比过低所致。
随着科技的进步和高品位天然资源的消耗，不少新兴产业随之产生，在这些产业中，绝大部分是利用工业废料或低品位原料制备高性价比的“绿色”产品[2-3]。
发展到当今，高品位石英砂作为一种应用非常广泛的非金属矿物原料，大量用于铸造工业、玻璃制造、砖体建筑、建筑工业及塑料和填料工业；更高品位的石英砂还应用于光学玻璃、航天、航海、军事工业和尖端科学仪器等工业部门。
但是绝大部分工业生产都在消耗高品位的石英砂，甚至有部分石英砂被用于房屋建筑的混合砂浆原料，使得石英砂的性价比值较低，几乎很难体现它的经济价值[4]。
近年来由于全国范围建筑业的大发展，促使乡镇砖厂一哄而起。
在没有国家投资的条件下，满足了建材市场的急需，成绩应予肯定。
与此同时，由于产品畅销和价格的放开，也出现了粗制滥造的不良倾向。
最近国家质量技术监督局对建筑材料质量进行监督抽查，抽查发现，相当一部分存在质量问题，很难达到国家标准或国际标准[5-6]。
工业发达国家新型墙体材料已占整个墙体材料的60%-90%，新建住宅80%-100%采用高效保温材料，目前，发达国家墙体材料的发展方向主要反映在耐久、节能和功能三大方面，并注重墙体材料生产资源的开发研究[7-8]。
在成型工艺中，最为关键的是其压力大小和方向不同，对素坯的致密度有很大的影响，也是影响陶瓷烧结及陶瓷性能的直接因素[9]。
研究成型压力对高性能石英砂烧结砖（承重砖）这种新型建筑材料的烧结及物理性能的影响及规律，为此类新型建筑材料的生产制定合理的成型工艺参数奠定基础。
本文对利用低品位石英砂制备高性能烧结砖[10-11]的同一种烧结砖配方分别采用等静压成型制备此种烧结砖的砖坯，比较成型压力对烧成工艺条件以及制品的物理性能的影响规律，为制备更高性价比的高性能石英砂烧结砖寻求到合理的成型压力。
２实验过程２．１原料制备将石英砂放入磨罐中，加入适量水球磨24h ，取出烘干备用，石英砂的化学成分见表1。
向球磨石英砂里加入粘土及其他熔剂，进行配料，球磨混料，取出烘干备用。
２．２砖的制备石英砂烧结砖的制备工艺完全模仿工业生产进行研究,工艺流程如图1所示。
称取一定质量的备用配料，采用不同的成型方式将泥坯制成砖坯，放入60℃干燥箱里烘干，将干燥的砖坯放入电炉中用不同温度制度进行烧结。
３结果与讨论３．１成型压力对烧结砖烧结性能的影响收稿日期：2008-11-01基金项目：江西省教育厅青年科学基金项目（编号：GJJ09595）通讯联系人：宋杰光，男，E-mail:songjieguang@２００９年第２期中国陶瓷工业图３成型压力对砖烧结显微结构的影响Fig.3Effect of forming pressure on the microstructure of fired bricka-65MPa ，b-100MPa ，c-150MPa图２成型压力对烧结砖烧结温度的影响Fig.2Effect of forming pressure on the sinteringtemperature of fired brick图１烧结砖制备工艺流程Fig.1Process of preparing fired brick表１石英砂的化学成分Tab.1Chemical composition of quartz sand化学成分SiO 2Al 2O 3CaO MgO K 2O+Na 2O 等烧失量合计含量（%）84.216.691.471.012.042.7798.19用不同成型压力制备的砖体，得到不同的烧结性能（图2），随着成型压力的增加，砖体的烧结温度逐步降低至最低点然后升高，其中65MPa 成型的砖体比100MPa 成型的砖体的烧结温度要高15℃。
这表明在100MPa 成型所制成的砖坯体,在烧制成砖体的过程中(主要体现在升温过程和保温过程),消耗的能量最少,从而使得生产成本降低。
这是由于同样根据新的烧结热力学模型来解释[12-13]，成型压力较小时，砖体素坯的气孔相对直径大和数量多也是造成其烧结温度较高的原因之一。
因此，由砖体的显微结构分析推断：坯体随着压力的增加，坯体内部气孔数量变少，孔径变小（图3a 、b ），这有利于烧结，使得烧结温度降低，但是压力过大，粉体在压力撤消后，由于拱桥效应[14-15]使得粉体反弹，反而使坯体的致密度变小(图3c)，引起烧结温度变高。
在坯料受到外力压制时，坯料颗粒间存在拱桥效应，由于颗粒粒径和形状的关系，在100MPa 以前，坯料随着成型压力的增大，所压制的坯体体积密度也随着增加，在压力取消和烧结时，拱桥效应反弹相对高于100MPa 不那么明显，故此坯体的烧结温度随压力增大而下降；在100MPa 以后，当压力取消后，粉料由于拱桥效应有所反弹，相对100MP 压制的坯体相比，坯体的致密度反而有所减小，引起烧结温度变高。
３．２成型压力对烧结砖显微结构的影响从表2压力对烧结及性能的影响可以看出，砖体随着成型压力的增大，吸水率先减小后增大，密度则是先增大而后降低，其界限压力为100MPa ，得到的砖体吸水率最小，使砖体的抗蚀性能达到最强。
图3是不同成型压力对砖烧结显微结构影响的显微结构图。
从图中可以看到，65MPa 和150MPa 压制成型的砖体的致密度都比100MPa 小，但150MPa 还是比65MPa 较为致密。
由于颗粒粒径和形状的关系，在100MPa 以下，坯料随着成型压力的增大，所压制的坯体体积密度也随着增加，在压力取消时，坯料颗粒由于拱桥效应反弹相对高于100MPa 不那么明显，故此制备的砖体随着成型压力的增大而变大；在100MPa 以上，当压力取消后，坯料颗粒由于拱桥效应反弹较100MPa 以下强烈，相对100MPa 压制的坯体相比，坯体的致密度反而有所减小，所以在100MPa 以上成型制备的砖体的致密度反而有所下降。
３．３成型压力对烧结砖性能的影响从图4压力对烧结及性能的影响可以看出，砖体的抗压强度随着成型压力的增大，先升高后降低，其中在100MPa 等静压成型所制备的砖体抗压强度达到35.1MPa ，与烧结砖的ａｂｃ２０μｍ２０μｍ２０μｍ３０２００９年第２期中国陶瓷工业图４成型压力对烧结砖抗压强度的影响Fig.4Effect of forming pressure on the compressivestrength of fired brick国家标准相比，性能达烧结普通砖的国家最高标准MU30级。
图3为不同压力下各砖体的显微结构图，由此图推断：由于在100MPa 以下成型时，随着压力的增大，砖坯体中所含气体变少，从而使得制备的砖体密度变大而吸水率变低，因此砖体的抗压强度变大；在100MPa 以上，当压力取消后，由于拱桥效应粉料反弹较100MPa 以下强烈，与100MPa 压制的坯体相比，坯体的致密度反而有所减小，但还是比小于100MPa 成型的砖坯体致密，因此，在100MPa 以上压力成型制备的砖体，抗压强度居于100MPa 和小于100MPa 成型制备的砖体之间。
４结论(1)随着成型压力的增加，砖体的烧结温度逐步降低至最低点然后升高，其中65MPa 成型的砖体比100MPa 成型的砖体的烧结温度要高15℃。
(2)砖体随着成型压力的增大，吸水率先减小后增大，密度则是先增大而后降低，其界限压力为100MPa ，得到的砖体吸水率最小，使砖体的抗蚀性能达到最强。
(3)砖体的抗压强度随着成型压力的增大，先升高后降低，其中在100MPa 等静压成型所制备的砖体抗压强度达到35.1MPa ，与烧结砖的国家标准相比，性能达烧结普通砖的国家最高标准MU30级。
参考文献1S.Sulaiman,M.Sayuti and R.Samin.Mechanical properties of theas-cast quartz particulate reinforced LM6alloy matrix composites.Journal of Materials Processing Technology,2008,201:731-7352M.S.E.Mahllawy.Characteristics of acid resisting bricks made from quarry residues and waste steel slag.Construction and Building Materials,2008,22:1887-18963H.M.Algin and P.Turgut.Cotton and limestone powder wastes as brick material.Construction and Building Materials,2008,22:1074-10804J.L.Plawskya,S.Jovanovica and H.Littmana.Exploring the effect of dry premixing of sand and cement on the mechanical properties ofmortar.Cement and Concrete Research,2003,33:255-2645汪福生.高档烧结砖的市场分析和发展前景.砖瓦世界,2007,1:13-156郭振刚,吴颖捷,赵壁,刁晓亮.轻质隔热材料的现状与应用.消防科学与技术,2007,26(4):433-4357周炫,喻晓林,李晓健.复合保温砖的研究与发展.砖瓦,2007,9:90-958V.W.Y.Tam and C.M.Tam.Evaluations of existing waste recycling methods:A Hong Kong study.Building and Environment,2006,41:1649-16609刘兴国,刘贵杰,丁虹.等静压技术在陶瓷工业的应用.河北陶瓷，1997,25(3):24-2610宋杰光,吴伯麟,钟莲云.石英砂的塑性机理研究.中国陶瓷,2005,41(1):56-5811吴伯麟,周阅油,宋杰光.石英砂建筑材料及其工艺.中国专利,专利号：ZL 200410049453.Xnge.High density ceramics and their manufacture.Journal of the American Ceramic Society,1984,67(5):83-9113B.J.Kellett and pacting and sintering behavior of nano ZrO 2powders.Journal of the American Ceramic Society,1989,72(3):72-8514H.J.Hermann and S.Luding.Modeling granular media on thecomputer.Continuum Mechanics and Thermodynamics,1998,10:189-231样品标准ＭＵ３０６０８０１００１２０１４０１６０１８０２００２２０成型压力／ＭＰａ２６２８３０３２３４３６抗压强度／ＭＰａ表２成型压力对烧结砖的烧结及性能影响Tab.2Effect of forming pressure on the sintering and properties of fired brick成型压力(MPa)65100150200烧结普通砖国家标准[16]烧结温度(℃)1165115011551160吸水率(%) 1.4853 1.0017 1.0124 1.1062≤8抗压强度(MPa)28.635.132.727.1MU30∶≥30.0密度(g/cm 3)2.42682.47152.45522.4547３１２００９年第２期中国陶瓷工业THE ENERGY-SAVING ANALYSIS FOR ARCHITECTURALCERAMIC ENTERPRISES BASED ON THEENERGYBALANCE OF THE WHOLE SYSTEMWang Heping 1Fan Bin 1Cheng Jiatai 2(1.Department of Thermal Engineering,Jingdezhen Ceramic Institute,Jingdezhen 333001;2.Jingdezhen Kilns andFurnaces Corporation,Jingdezhen 333000)ABSTRACT On the statistical basis of energy consumption of its whole production system,the characteristics of energyuse for a typical architectural ceramic enterprise was analyzed.The weak link in energy use was pointed out and the methods of improveing energy efficiency and reducing energy consumption were put forward.KEYWORDS architectural ceramics,energy statistics,energy-saving analysisReceived on Oct.18,2008Wang Heping,male（上接第36页）EFFECT OF FORMING PRESSURE ON THE PROPERTIES OF QUARTZ SAND FIRED BRICK BY ISOSTATIC COMPACTIONSong Jieguang 1Huang Jincai1Liu Yonghua1Liu Hui1Huang Shunwang1Huang Hao1Wu Bolin2(1.Department of Materials Engineering,Jiujiang University,Jiujiang 332005;2.Key Laboratory of New Processing Technology for Nonferrous Metal and Materials of Ministry of Education,Guilin University of Technology,Guilin 541004)ABSTRACT High performance quartz sand fired brick was prepared from low grade quartz sand,and the effect ofisostatic compaction forming pressure on the properties of fired brick was investigated through the SEM of brick and the properties of brick.Results show that the sintering temperature of brick is first decreased andthen increased with the increase of the forming pressure,and the sintering temperature of the brick formed under 65MPa is 15℃higher than that formed under 100MPa.The compressive strength of prepared brick is first increased and then decreased with the increase of the forming pressure.The compressive strength of fired brick formed under 100MPa is 35.1MPa,the MU30level,the highest standard for fired brick in China.KEYWORDS quartz sand,fired brick,forming pressure,properties,isostatic compactionReceived on Nov.1,2008Song Jieguang,male,E-mail:songjieguang@15P.C.Sun,H.W.Wei and C.H.Chen.Effects of varying material properties on the load deformation characteristics of heel cushions.Medical Engineering and Physics,2008,30(6):687-69216李密芳.烧结普通砖国家标准.砖瓦,2002,(4):30-32３２。
