材料学中的陶瓷材料烧结工艺

陶瓷的冷压成型与烧结工艺

陶瓷的冷压成型与烧结工艺是制备陶瓷材料的一种常见工艺。下面是具体的工艺步骤：

1. 原料准备：首先需要准备陶瓷材料的原料，根据所需材料的成分配比，将相应的粉末混合均匀。

2. 冷压成型：将混合好的陶瓷粉末放入成型模具中，运用一定的压力将粉末压实成型。冷压成型的优点是可以保持原有粉末颗粒的形态和大小，从而得到高密度、无缺陷的成型体。

3. 精密加工：将冷压成型得到的成型体进行必要的精密加工，例如修整边缘、加工孔等。

4. 烧结：将修整好的成型体放入炉中进行烧结处理。烧结是指在高温下使陶瓷成型体中的粉末颗粒发生熔结，形成坚硬的陶瓷材料。烧结温度一般根据所用材料的性质来确定，一般为其熔点的70%-80%。

5. 后续处理：烧结完成后，还可以对陶瓷材料进行后续处理，例如研磨、抛光、涂层等，以进一步提升其性能和外观。

陶瓷的冷压成型与烧结工艺具有简单、高效、成型精度高等优点，可用于制备各种陶瓷制品，如陶瓷制品、陶瓷密封件、陶瓷电子元件等。同时，该工艺还可以通过调整成型参数和烧结条件来控制材料的微观结构和性能，以满足不同需求。

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陶瓷设计中材料与工艺的实验性创新

作者：赵转 于帆

来源：《设计》2017年第09期

摘要：目的探索陶瓷产品设计在材料工艺方面的创新潜质。方法从陶瓷材料与制作技法的实验性探索与创新角度，结合现当代陶瓷设计案例，对陶瓷泥料、成型工艺、装饰工艺的突破进行分析，总结创新方法，期望充分发挥陶瓷材料的包容性。结论从材料与工艺的角度探索陶瓷设计，能带来突破性的发展，使陶瓷产品既具功能又有工艺的审美，让传统工艺拥有新的社会土壤。

关键词：陶瓷材料与工艺 现代陶瓷产品设计 实验性探索 个性化

中图分类号：J05 文献标识码：A

文章编号：1003-0069（2017）05-0104-02

引言

在这个追求速度与效率的工业化时代，陶瓷产品越来越高度标准化，陶瓷原料及其处理工艺、烧成温度也单一化了，现代陶瓷产品的设计与创新忽视了多种原料、多种工艺的共存和发展，忽略了陶瓷材料本身潜能特色的发展，往往多是在某种定型的产品基础上，对其理念造型，或是表面装饰等做些略微变化，产品越来越趋于同质化，各地区陶瓷产品风格形式越来越接近，缺乏个性和创新。与此同时，随着人类认识能力、审美水平和创新意识的提高，这样的陶瓷产品已无法满足当代人的审美需求，人们对于个性化产品的需求越来越大，陶瓷已不仅仅是满足人们生活需要的器具，人们对功能有要求，对其装饰和工艺水平也有更高的要求。

一、陶瓷材料与工艺的创新探索

陶艺是我国的传统手工艺，材料与工艺是手工艺发展的核心。泥料是陶瓷成型的基础，而成型工艺是陶瓷转化的重要步骤，工艺和技艺是陶瓷发展的一个重要因素，每个历史时期往往一点点的工艺或技艺上的改良或改进，都能引发造型和装饰方面的新品种。陶瓷工艺技艺的制约会影响陶瓷新形式作品的推出，不断地探索新的工艺和材料是必要的。就陶瓷材料本身来讲，从泥料到成型到装饰再到烧制，每个环节都有很多可以探索的可能性，更有助于设计师去研究创新。好的材料可以给设计师带来与众不同的创意，设计师需要熟知材料的特性，更好地运用材料，创新材料，从而提高陶瓷材料的表现力。实验性的陶瓷设计，离不开手工的介入，而带有手工特色的陶瓷产品，有着自然、不可复制的独特性，能够满足现代人的个性化需求。因此，陶瓷材料与工艺的创新是创作者需要探索的重要方向，让传统工艺拥有新的社会土壤，展现新的社会属性和价值，融入现代民众的生活中。 龙源期刊网

・　２８　・　陶瓷　２００７．Ｎｏ．１　

熔融石英陶瓷烧结工艺中的影响因素分析　

郝洪顺。　巩　丽　王树海。　董　峰　崔文亮　（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中国非金属矿工业公司　北京　１０００３５）　摘　要　主要介绍了熔融石英陶瓷制备过程中烧结工序对制品可能产生的影响，以及在烧结石英陶瓷中通常会出现的问　题与相应的解决方法。　关键词　熔融石英　石英陶瓷　烧结　影响因素　

靠专　

石英陶瓷又称熔融石英陶瓷、石英玻璃陶瓷、石英　玻璃烧结制品、熔融石英烧结制品，它是采用熔融石英　或石英玻璃为原料，经粉碎、成形、烧成等一系列陶瓷　工艺制备的制品，于２０世纪６０年代初最先由美国开　发成功并投入批量生产…。石英陶瓷具有成本低、高　温荷重软化温度高、热膨胀系数小、热稳定性好、耐化　学侵蚀性好、介电性高及电阻大等一系列的优良特性，　可以制成玻璃水平钢化炉用石英陶瓷辊、浮法玻璃窑　用闸板砖、浮法玻璃退火炉用空心辊、铸钢用水口、金　属带材热处理炉用空心辊、有色金属冶炼用水口、塞　棒、流槽、坩埚、焦炉炉门，以及上升管内衬、玻璃工业　用料碗、匀料筒、搅拌棒、料盆、旋转管、雷达天线罩等，　广泛应用于宇宙飞船、火箭、导弹、雷达、原子能、电子、　钢铁、炼焦、有色金属及玻璃等工业领域。　随着石英陶瓷应用范围的不断扩大，对其制品的　制备也提出了越来越高的要求。关于石英陶瓷的制备　最重要的２个工序是成形和烧结，每一步工艺的优劣　都将影响最终陶瓷制品的性能，笔者对石英陶瓷的烧　结工艺过程及其影响因素进行了分析。　

１　石英陶瓷的烧结　

烧结是石英陶瓷生产中很重要的一个环节，它对　石英陶瓷的物理化学性能有很大的影响。石英陶瓷的　烧结可以采用常压烧结，也可以采用热压烧结和热等　静压烧结等，目前在实际生产中应用的大都是常压烧　结。常压烧结又称为普通烧结，指烧结过程中烧结坯　体在无外加压力的常压下（即自然大气条件下）置于窑　炉中，在热能作用下坯体由粉末聚集体变成晶粒结合　体，多孑Ｌ体变成致密体。它是烧结工艺中最传统的、最　简单的、最广泛使用的一种方法。　１．１　烧结过程　下面就简单介绍一下石英陶瓷在常压烧结过程中　的物理化学变化及材料结构的形成。　石英陶瓷的烧结，在ｌ　０００℃之前，坯体中主要发　生了球磨时形成的硅溶胶的脱水与分解过程，分解的　产物是无定形的ＳｉＯ　ｆ２］。由于原料中碱金属和碱土金　属的氧化物、氧化铁等熔剂氧化物的含量极少，不可能　形成足以影响坯体烧结的低共熔点的液相，这时玻璃　态的石英原料颗粒还未参与烧结，坯体结构无明显变　化，坯体尺寸和吸水率也均无大的变化，强度亦维持较　低的水平。　坯体加热温度为ｌ　０００～ｌ　２００　，尽管这时仍不可　能形成促进烧结的液相，ＳｉＯ，在此温度下的蒸气压也　很低，但是，无定形ＳｉＯ，是一种热力学上的亚稳状态，　扩散活化能低，通过扩散传质使坯体致密化和颗粒间　形成牢固结合。因此，坯体体积有明显的收缩、吸水率　下降和强度上升。坯体的烧结过程的物质迁移是靠扩　散传质实现时，烧结有２个特征：首先，烧结速率与原　料粒度的五分之三次方成正比；其次，在以扩散传质为　＝

实用标准文案

精彩文档 陶瓷材料烧结工艺和性能测试实验指导书

1实验目的和意义

1）了解陶瓷材料的烧结和性能检测的工艺流程，掌握吸水率，表面气孔率，实际密度，线收缩率的测定方法。

2）利用实验找出材料的最优烧结工艺，包括烧结温度和烧结时间。

2 实验背景知识

2.1 烧结实验

在粉体变成的型坯中，颗粒之间结合主要靠机械咬合或塑化剂的粘合，型坯的强度不高。将型坯在一定的温度下进行加热，使颗粒间的机械咬合转变成直接依靠离子键，共价键结合，极大的提高材料的强度，这个过程就是烧结。

陶瓷材料的烧结分为三个阶段，升温阶段，保温阶段和降温阶段。

在升温阶段，坯体中往往出现挥发分排出、有机粘合剂等分解氧化、液相产生、晶粒重排与长大等微观现象。在操作上，考虑到烧结时挥发分的排除和烧结炉的寿命，需要在不同阶段有不同的升温速率。

保温阶段指型坯在升到的最高温度（通常也叫烧结温度）下保持的过程。粉体烧结涉及组成原子、离子或分子的扩散传质过程，是一个热激活过程，温度越高，烧结越快。在工程上为了保证效率和质量，保温阶段的最高温度很有讲究。烧结温度与物料的结晶化学特性有关，晶格能大，高温下质点移动困难，不利于烧结。烧结温度与材料的熔点有关系，对陶瓷而言是其熔点的0.7—0.9倍，对实用标准文案

精彩文档 金属而言是其熔点的 0.4-0.7倍。

冷却阶段是陶瓷材料从最高温度到室温的过程，冷却过程中伴随有液相凝固、析晶、相变等物理化学变化。冷却方式、冷却速度快慢对陶瓷材料最终相的组成、结构和性能等都有很大的影响，所以所有的烧结实验需要精心设计冷却工艺。

由于烧结的温度如果过高，则可能出现材料颗粒尺寸大，相变完全等严重影响材料性能的问题，晶粒尺寸越大，材料的韧性和强度就越差，而这正是陶瓷材料的最大问题，所以要提高陶瓷的韧性，就必须降低晶粒的尺寸，降低烧结温度和时间。但是在烧结时，如果烧结温度太低，没有充分烧结，材料颗粒间的结合不紧密，颗粒间仍然是靠机械力结合，没有发生颗粒的重排，原子的传递等过程，那么材料就是不可用的。