陶瓷烧结炉工艺原理及烧结方式
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陶瓷烧结的三个阶段
陶瓷烧结是一种制造陶瓷制品的重要工艺,通常可以分为三个阶段。
第一阶段是加热阶段。
在这个阶段,原料陶瓷粉末被放置在热处理炉中,然后逐渐加热。
温度通常在700到900摄氏度之间,这样可以使陶瓷粉末中的有机物挥发出来,使其成为一个稳定的坚硬物质。
第二阶段是烧结阶段。
在这个阶段,温度逐渐升高到1200到1400摄氏度,这样可以使陶瓷颗粒之间发生化学反应,形成一种新的结晶物质,并且增加了材料的密度和重量。
最后,第三阶段是冷却阶段。
在这个阶段,烧结的陶瓷制品被逐渐冷却到室温。
在冷却的过程中,陶瓷制品中的结晶物质会逐渐形成更加稳定和坚固的结构。
总之,陶瓷烧结是一个非常重要的工艺,可以制造出高质量和坚固的陶瓷制品。
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烧结的工艺流程
《烧结工艺流程》
烧结是一种将粉末材料通过高温加热使其颗粒相互结合的工艺过程。
这种工艺常用于陶瓷、金属和复合材料等领域,以提高材料的密度和强度。
下面将介绍烧结的工艺流程。
首先,将所需原料按照一定比例混合均匀,然后将混合物放入模具中成型。
这一步是为了使原料在烧结时能够形成所需的形状和尺寸。
接下来是烧结的预处理阶段,即在将混合物置于高温炉中加热之前的准备工作。
这一步包括干燥和预烧。
干燥是为了去除原料中的水分,防止在升温过程中产生气泡和裂纹;而预烧则是为了在烧结中去除一些有机成分和杂质。
之后是烧结的主要阶段,将预处理后的混合物放入烧结炉中进行高温加热。
在加热过程中,原料颗粒之间的表面能量降低,颗粒开始相互结合形成致密的块状结构,从而提高密度和强度。
此时需要控制好炉内温度和气氛,以确保烧结过程的顺利进行。
最后是冷却和处理,烧结完成后需要将成品从炉中取出,并进行适当的冷却处理。
这一步是为了避免烧结出现内部应力、变形和裂纹,并确保最终产品的质量和性能。
总的来说,烧结工艺流程包括原料混合、成型、预处理、烧结
和冷却处理这几个主要阶段。
通过精确地控制每个环节,可以获得致密、坚固和具有优良性能的烧结制品。
7 烧成与烧结7.1 烧成原理为制定合理的煅烧工艺,就必须对物料在烧成时所发生的物理化学变化的类型和规律有深入的了解。
但是物料烧成时的变化较所用的原料单独加热时更为复杂,许多反应是同时进行的。
一般而言,物料的烧成变化首先取决于物料的化学组成,正确的说是物料中的矿物组成。
使用不同的地区的原料,即使物料的化学组成相同,也不能得到完全相同的烧成性质。
其次,物料的烧成变化在很大程度上还取决于物料中各组分的物理状态,即粉碎细度、混合的均匀程度、物料的致密度等,因为物料的烧成是属于液相参与的烧结过程,因此物料的分散性和各组分的接触的密切程度直接影响固相反应、液相的生成和晶体的形成。
此外,烧成温度、时间和气氛条件对物料的烧成变化影响也很大。
要将这些复杂的因素在物料烧成过程中的变化上反映出来是困难的。
为研究方便本书以长石质陶瓷坯体为例进行讨论。
7.1.1 陶瓷坯体在烧成过程中的物理化学变化陶瓷坯体在烧成过程中一般经过低温阶段、氧化分解阶段和高温阶段。
1.低温阶段(由室温~300℃)坯料在窑内进行烧成时,首先是排除在干燥过程中尚未除去的残余水分。
这些残余水分主要是吸附水和少量的游离水,其量约为2~5%。
随着水分排除固体颗粒紧密靠拢,发生少量的收缩。
但这种收缩并不能完全填补水分所遗留的空间,因此物料的强度和气孔率都相应的增加。
在120~140℃之前,由于坯体内颗粒间尚有一定的孔隙,水分可以自由排出,可以迅速升温,随着温度进一步提高,坯体中毛细管逐渐变小,坯体内汽化加剧,使得开裂倾向增大。
例如,当加热至120℃时,一克水占有的水蒸气容积为:22.4×(1+120/273)/18=1.79(升)。
如果坯体中含有4~5%的游离水,则100克坯体的水蒸气体积达7.16--8.95升,相当于坯体体积的155倍。
这些水蒸气主要由坯体的边角部位排出。
为了保证水分排出不致使坯体开裂,在此阶段应注意均匀升温,速度要慢(大制品30℃/时,中小制品50~60℃/时),尤其是厚度和形状复杂的坯体更应注意。
陶瓷膜的烧结原理
陶瓷膜的烧结原理是指通过高温处理使陶瓷颗粒之间发生结合,形成致密的陶瓷膜。
烧结是一种固相烧结过程,通过加热陶瓷颗粒使其表面熔融,然后再冷却固化,形成致密的结构。
陶瓷膜的烧结过程可以分为几个阶段:预烧、烧结和冷却。
首先是预烧阶段,将陶瓷颗粒放入烧结炉中,加热至一定温度。
在这个过程中,陶瓷颗粒表面的有机物会燃烧掉,同时颗粒之间的间隙会逐渐缩小。
预烧的目的是去除有机物,减少颗粒之间的间隙,为后续的烧结做准备。
接下来是烧结阶段,将预烧后的陶瓷颗粒继续加热至高温。
在高温下,陶瓷颗粒表面的玻璃相开始熔化,形成液相。
液相可以填充颗粒之间的间隙,使颗粒之间更加紧密地结合在一起。
同时,烧结过程中的温度和时间也会影响陶瓷膜的致密程度和结晶度。
通常情况下,烧结温度越高,烧结时间越长,陶瓷膜的致密性和结晶度就越高。
最后是冷却阶段,将烧结后的陶瓷膜从高温中取出,使其逐渐冷却。
在冷却过程中,陶瓷膜会逐渐固化,形成坚硬的结构。
冷却速度也会影响陶瓷膜的性能,通常情况下,较慢的冷却速度可以减少内部应力,提高陶瓷膜的强度和稳定性。
总的来说,陶瓷膜的烧结原理是通过高温处理使陶瓷颗粒表面熔融,然后冷却固
化,形成致密的陶瓷膜。
烧结过程中的温度、时间和冷却速度等因素都会影响陶瓷膜的性能。
陶瓷膜的烧结原理在陶瓷材料的制备中具有重要的意义,可以用于制备各种功能性陶瓷膜,如过滤膜、分离膜和传感器等。
材料学中的陶瓷材料烧结工艺引言:陶瓷材料是一类重要的工程材料,广泛应用于电子、化工、建筑等领域。
而烧结工艺则是陶瓷材料制备过程中的关键环节,对于陶瓷材料的性能和应用具有重要影响。
本教案将从烧结工艺的基本原理、烧结工艺的分类和特点以及烧结工艺在陶瓷材料制备中的应用等方面进行探讨。
一、烧结工艺的基本原理烧结是指将颗粒状或粉末状的陶瓷材料在一定温度下进行加热处理,使其颗粒间发生结合,形成致密的块状材料的过程。
烧结工艺的基本原理包括以下几个方面:1. 颗粒间扩散:在烧结过程中,颗粒表面的氧化层被破坏,使得颗粒间的扩散通道打开。
颗粒间的扩散是烧结过程中颗粒结合的重要机制。
2. 颗粒表面熔化:高温下,陶瓷材料的表面会发生熔化,形成液相。
液相的存在有助于颗粒间的结合,并提高烧结体的致密度。
3. 晶粒长大:在烧结过程中,晶粒会发生长大,从而改变材料的微观结构和性能。
二、烧结工艺的分类和特点根据烧结过程中的温度和压力条件,烧结工艺可以分为常压烧结、热压烧结和等静压烧结等几种类型。
不同的烧结工艺具有不同的特点和适用范围。
1. 常压烧结:常压烧结是指在大气条件下进行的烧结过程。
常压烧结工艺简单、成本低,适用于一些低熔点陶瓷材料的制备。
然而,常压烧结容易导致气孔和晶界缺陷的形成,降低材料的致密度和力学性能。
2. 热压烧结:热压烧结是在高温和压力条件下进行的烧结过程。
热压烧结可以提高材料的致密度和力学性能,减少气孔和晶界缺陷的形成。
然而,热压烧结工艺复杂、设备要求高,适用范围有限。
3. 等静压烧结:等静压烧结是指在高温和等静压条件下进行的烧结过程。
等静压烧结可以提高材料的致密度和力学性能,且适用范围广。
然而,等静压烧结工艺对设备要求高,操作复杂。
三、烧结工艺在陶瓷材料制备中的应用烧结工艺在陶瓷材料制备中具有广泛的应用,下面将从几个方面进行论述。
1. 陶瓷材料的制备:烧结工艺是制备陶瓷材料的重要方法之一。
通过烧结工艺,可以将陶瓷粉末烧结成致密的块状材料,从而改变材料的微观结构和性能。
陶瓷闪烧炉原理陶瓷闪烧炉是一种用于制造陶瓷制品的烧结设备,其原理是通过高温加热使陶瓷原料发生化学反应,从而实现陶瓷制品的烧结。
陶瓷闪烧炉主要由炉体、加热装置、控温系统和排气系统等部分组成。
其中,炉体是陶瓷闪烧炉的主体结构,负责容纳和加热陶瓷原料。
加热装置通常采用电阻加热器或燃烧器等形式,通过加热使炉内温度达到所需的高温。
控温系统则用于监测和控制炉内温度,确保烧结过程的稳定性和精确性。
排气系统则用于排除炉内产生的废气和烟尘,保证炉内环境的清洁与安全。
在陶瓷闪烧炉中,陶瓷原料通常是由粉末状的氧化物、碳酸盐或氮化物等组成。
烧结过程中,这些原料在高温下发生化学反应,形成陶瓷晶体结构,从而实现陶瓷制品的烧结。
烧结过程主要包括三个阶段:加热阶段、烧结阶段和冷却阶段。
在加热阶段,陶瓷原料被加热至高温,使其达到烧结温度。
在烧结阶段,原料开始熔化并形成液相,溶解并重新结晶,从而使陶瓷晶体结构形成和增长。
在冷却阶段,炉内温度逐渐下降,陶瓷制品逐渐冷却固化。
陶瓷闪烧炉的原理是利用高温加热使陶瓷原料发生物理和化学变化,从而实现陶瓷制品的烧结。
在烧结过程中,陶瓷原料的颗粒间相互结合,形成致密的陶瓷晶体结构,从而赋予陶瓷制品优良的物理和化学性质。
陶瓷闪烧炉的原理是基于热力学和反应动力学的基础上。
热力学研究了物质在不同温度和压力下的物性和能量变化规律,而反应动力学研究了物质在化学反应中的速率和机理。
陶瓷闪烧炉的原理还可以通过材料的热膨胀系数来解释。
热膨胀系数是材料在温度变化时长度或体积的变化率。
在陶瓷闪烧炉中,陶瓷原料的热膨胀系数与温度密切相关。
当温度升高时,陶瓷原料的热膨胀系数增大,颗粒间的间隙减小,从而促进颗粒的结合和烧结。
陶瓷闪烧炉是一种利用高温加热使陶瓷原料发生化学反应的设备。
它通过控制炉内温度和烧结过程,使陶瓷原料的颗粒结合形成致密的陶瓷晶体结构,从而实现陶瓷制品的烧结。
陶瓷闪烧炉的原理基于热力学和反应动力学的研究,以及材料的热膨胀系数的变化。
烧结工艺知识点总结大全一、烧结原理1. 烧结是指将粉末材料在一定温度下加热,使其颗粒间发生结合,形成致密的块状产品。
烧结的基本原理是固相扩散,即热力学上的固相之间的扩散过程。
2. 烧结过程中主要有三种力学过程,分别为颗粒间的原子扩散、颗粒间的表面扩散和颗粒间的体扩散。
这三种扩散方式相互作用,共同促进颗粒间发生结合。
3. 烧结过程中温度、时间和压力是影响烧结效果的重要因素。
通过控制这些参数,可以使烧结过程更加均匀和有效。
二、烧结设备1. 烧结设备主要包括热处理炉、烧结炉、烧结机等。
不同的烧结设备适用于不同的烧结材料和工艺要求。
2. 烧结设备的主要部件包括燃烧室、加热炉、炉膛、热风循环系统、控制系统等。
这些部件共同作用,实现对粉末材料的加热和烧结作用。
3. 热处理炉是常见的烧结设备之一,主要通过电阻加热、气体燃烧等方式对粉末材料进行加热处理,适用于各种金属和非金属材料的烧结工艺。
三、烧结工艺控制1. 烧结工艺控制是烧结过程中的关键环节,可以通过控制温度、时间、压力等参数,实现对烧结过程的精确控制。
2. 烧结工艺控制的主要方法包括PID控制、自适应控制、模糊控制等。
这些控制方法通过对烧结过程中的各个参数进行实时监测和调整,以实现对烧结过程的精确控制。
3. 在实际生产中,烧结工艺控制可以通过计算机控制系统实现自动化,提高生产效率和产品质量。
四、烧结材料选型1. 烧结工艺适用于各种粉末材料,包括金属粉末、陶瓷粉末、粉末冶金材料等。
根据不同的材料性质和要求,选择合适的烧结工艺和设备。
2. 烧结材料的选型考虑因素包括原料种类、粒度、成分、形状等。
根据不同的要求,选择合适的烧结材料,可以有效提高产品质量和生产效率。
3. 在烧结材料选型过程中,也需要考虑成本、资源利用率和环境保护等方面的因素,以实现经济、环保和可持续发展。
五、烧结工艺的应用1. 烧结工艺广泛应用于金属、陶瓷、粉末冶金、电子材料等行业。
在金属制品生产中,烧结工艺可以用于制造各种粉末冶金制品、焊接材料、钎焊材料等。
陶瓷材料的烧结机理分析陶瓷材料是一种广泛应用于建筑、医疗、电子等领域的重要材料。
而其中的烧结过程是陶瓷材料制备中至关重要的步骤之一。
了解陶瓷材料的烧结机理,对于提高陶瓷制品的品质和性能具有重要意义。
1. 烧结过程的定义和意义烧结是指在高温条件下,将陶瓷粉体进行加热处理,使其颗粒相互结合,形成致密的陶瓷坯体的过程。
烧结过程可以消除颗粒间的空隙,通过界面扩散促进结晶生长,同时改善材料的物理性能和化学稳定性。
2. 烧结机理的基本原理烧结机理包括颗粒间的物理和化学变化。
在烧结过程中,陶瓷粉体受热后,其表面发生熔化,形成初熔液相。
然后,颗粒间通过表面张力作用力,逐渐减小间隙,相互融合。
同时,陶瓷粉体中的固相反应也会发生,导致晶体生长和晶界形成。
3. 影响烧结过程的因素烧结过程受到多种因素的影响,包括温度、时间、气氛和成分等。
首先,适宜的烧结温度是实现优质陶瓷制品的关键。
过高的温度可能导致烧结体发生融化,而过低的温度则会影响颗粒间的结合。
其次,烧结时间也会对材料的烧结效果产生影响。
适当延长烧结时间可以增强晶粒的生长和结合,但过长的时间则可能导致晶界生长过大和晶粒增长不均匀。
此外,气氛对陶瓷烧结的效果也有着重要作用。
常用的气氛有氧气气氛、氮气气氛和氢气气氛等,不同气氛下的烧结机理和效果也不同。
最后,陶瓷材料的成分和添加剂也会对烧结过程和机理产生影响。
不同的材料配比和添加剂种类和含量会对烧结后的结构和性能产生显著差异。
4. 烧结机理的应用烧结机理的深入了解可以帮助优化陶瓷材料的烧结过程,提高产品的质量和性能。
在陶瓷制备的实践中,可以调控烧结温度、时间和气氛,优化材料的成分配比,以实现理想的烧结效果。
此外,还可以通过添加剂的引入,改变材料的结构和特性,进一步提升陶瓷制品的综合性能。
总结:陶瓷材料的烧结机理是制备高性能陶瓷制品的关键环节。
通过对烧结过程的认知和理解,可以优化烧结条件,提高产品的质量和性能。
烧结温度、时间、气氛以及材料的成分和添加剂等都是影响烧结机理的重要因素。
第九章 陶瓷的烧结原理及工艺1.烧结通常是指在高温作用下粉粒集合体(坯体)表面积减少,气孔率降低、致密度提高、颗粒间接触面积加大以及机械强度提高的过程。
2.陶瓷的烧结可以分为气相烧结、固相烧结、液相烧结若物质的蒸汽压较高,以气相传质为主,叫做气相烧结;若物质的蒸汽压较低,烧结以固相扩散为主,叫固相烧结;有些物质因杂质存在或人为添加物在烧结过程中有液相出现,称为液相烧结;3.烧结过程中的物质的传递即传质过程,包括:(1)蒸发和凝聚;(2)扩散;(3)粘性流动;(4)塑性流变;(5)溶解和沉淀a 、气相传质(气相烧结)……公式要记住气相烧结中的传质过程主要是蒸发和凝聚b 、固相传质(固相烧结)………….. 公式要记住目前公认的机制有(1)扩散机制;(2)粘滞性流动和塑性流变c 、液相传质(液相烧结)s 与s 0分别为颗粒和大块物质的溶解度;γsl 为液固表面张力;V 0为摩尔体积;r 为颗粒半径液相烧结可以分成三个阶段:(1)在成形体中形成具有流动性的液相,并在表面张力的作用下,使固体颗粒以更紧密方式重新排列的粘滞流动过程,称为重排过程;(2)通过颗粒向液相中溶解和重新淀析而发生致密度增大的阶段,称为溶解与沉淀过程;(3)液相的重新结晶和颗粒长大,最终形成固相陶瓷-凝结过程二、影响烧结的因素烧结时间,颗粒半径,气泡和晶界,杂质及添加剂烧结促进剂、烧结阻滞剂、反应接触剂或矿化剂,烧结气氛氧化性气氛、中性气氛、还原性气氛9.2陶瓷的烧结方法1、根据烧结时是否有外界加压可以将烧结方法分为常压烧结和压力烧结常压烧结又称为普通烧结,指在通常的大气条件下无须加压进行烧结的方法(传统陶瓷大都在隧道窑中进行烧结,而特种陶瓷大都在电窑中烧成)压力烧结可以分为热压烧结和热等静压烧结a 、热压烧结是指在粉体加热时进行加压,以增大粉体颗粒间的接触应力,加大致密化的动力,使颗粒通过塑性流动进行重新排列,改善堆积状况。
b 、热等静压烧结工艺是将粉体压坯或将装入包套的粉料放入高压容器中,在高温和均衡的气体压力作用下,将其烧结为致密的陶瓷体。
陶瓷的生产工艺原理与加工技术引言陶瓷是一种古老而重要的材料,广泛应用于制造业、建筑业、电子工业和医疗领域等各个行业。
陶瓷材料的生产工艺原理和加工技术对于提高产品质量和性能具有重要意义。
本文将介绍陶瓷的生产工艺原理和加工技术,以帮助读者更好地了解陶瓷材料的制作过程和相关知识。
陶瓷的生产工艺原理高温烧结原理陶瓷是通过高温烧结来制造的,烧结是指将陶瓷粉体在高温条件下进行加热,使其颗粒之间发生结合,形成致密的材料结构。
高温烧结的原理主要包括以下几个方面:1.粒子结合原理:在高温下,陶瓷粉体中的颗粒发生熔融、扩散和结晶过程,颗粒之间的结合力增强,形成坚固的烧结体。
2.液相烧结原理:一些陶瓷粉体具有液相烧结性能,即在高温下形成液相,促进颗粒结合。
3.固相烧结原理:某些陶瓷粉体的烧结是通过固相反应实现的,固相在颗粒间发生反应,形成高密度的陶瓷材料。
烧结工艺陶瓷的烧结工艺包括原料制备、成型、烧结和后处理等环节。
1.原料制备:陶瓷的制作原料包括陶瓷粉体、添加剂和溶液等。
原料的选择和配比对于陶瓷的性能和品质具有重要影响。
2.成型:陶瓷的成型方式主要有压制、注塑、挤出和注浆等。
成型是将陶瓷粉体制成所需形状的过程,为后续的烧结做好准备。
3.烧结:烧结是将成型后的陶瓷制品放入高温炉中进行加热,使其发生烧结反应。
烧结的参数包括温度、时间和气氛等,对于陶瓷的质量具有重要影响。
4.后处理:陶瓷的后处理包括抛光、涂层、包装等环节,使陶瓷产品更加美观和实用。
陶瓷材料分类陶瓷材料可以按照它们的化学成分和物理性质进行分类。
1.按化学成分分类:陶瓷材料可分为氧化物陶瓷、非氧化物陶瓷和复合陶瓷等。
其中,氧化物陶瓷的主要成分是氧化物,如氧化铝、氧化硅等;非氧化物陶瓷的主要成分是非氧化物,如碳化硅、氮化硅等。
2.按物理性质分类:陶瓷材料可分为结构陶瓷、功能陶瓷和生物陶瓷等。
其中,结构陶瓷主要用于承受机械应力的部件,如陶瓷刀具、陶瓷瓶等;功能陶瓷主要具有特殊的物理和化学性能,如陶瓷陶瓷磁体、陶瓷电容器等;生物陶瓷主要用于医疗领域,如人工关节、牙科陶瓷等。
陶瓷烧结的三个阶段
陶瓷烧结是陶瓷加工中的一种重要工艺,其过程分为三个阶段:预烧阶段、烧结阶段和冷却阶段。
1. 预烧阶段
在这个阶段,陶瓷制品会被放入炉子中进行预烧处理,用来去除陶瓷中的水分和有机物质。
高温下,水分和有机物质会被分解并释放出来,让制品干燥且有机物质燃烧殆尽。
这一阶段的主要目的是为了减少烧结时产生的气泡等缺陷。
2. 烧结阶段
在预烧之后,制品会被加热到高温下进行烧结。
这个阶段是陶瓷工艺中最关键的一步,也是最困难的一步。
在高温下,陶瓷颗粒会开始熔化和结合在一起,形成一个坚固的陶瓷结构。
这一阶段需要控制好温度、时间和压力等因素,使得陶瓷能够充分结合,而不会出现烧结不完全或者表面开裂等缺陷。
3. 冷却阶段
在烧结完成后,制品需要进行冷却,使得陶瓷结构能够逐渐稳定下来。
如果制品过早地被取出炉子,容易导致热应力而产生裂纹。
因此,一般会采取缓慢冷却的方式,让制品温度逐渐降下来。
在冷却过程中,还需要将炉门缓慢地打开,逐渐将炉内压力和炉外压力平衡,以避免制品瞬间受到外界压力而发生破裂。
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陶瓷烧结炉使用说明及维护流程随着现代高新技术的发展,先进陶瓷已逐步成为新材料的重要组成部分,成为许多高技术领域发展的重要关键材料,备受各工业发达国家的极大关注,其发展在很大程度上也影响着其他工业的发展和进步。
由于先进陶瓷特定的精细结构和其高强、高硬、耐磨、耐腐蚀、耐高温、导电、绝缘、磁性、透光、半导体以及压电、铁电、声光、超导、生物相容等一系列优良性能,被广泛应用于国防、化工、冶金、电子、机械、航空、航天、生物医学等国民经济的各个领域。
先进陶瓷的发展是国民经济新的增长点,其研究、应用、开发状况是体现一个国家国民经济综合实力的重要标志之一。
先进陶瓷是“采用高度精选或合成的原料,具有精确控制的化学组成,按照便于控制的制造技术加工、便于进行结构设计,并且有优异特性的陶瓷”。
按其特性和用途,可分为2大类:结构陶瓷和功能陶瓷。
结构陶瓷是指能作为工程结构材料使用的陶瓷,它具有高强度、高硬度、高弹性模量、耐高温、耐磨损、抗热震等特性;结构陶瓷大致分为氧化物系、非氧化物系和结构用陶瓷基复合材料。
功能陶瓷是指具有电、磁、光、声、超导、化学、生物等特性,且具有相互转化功能的一类陶瓷。
功能陶瓷在先进陶瓷中约占70%的市场份额,其余为结构陶瓷。
由于先进陶瓷各种功能的不断发现,在微电子工业、通讯产业、自动化控制和未来智能化技术等方面作为支撑材料的地位将日益明显,其市场容量将不断提升。
虽然目前固体无模成型设备昂贵、技术封闭、材料性能不理想,但其与现代智能技术结合将进一步提高陶瓷制备工业的水平,是成型技术发展的主要方向。
1. 先进陶瓷的烧结技术陶瓷坯体通过烧结促使晶粒迁移、尺寸长大、坯体收缩、气孔排出形成陶瓷材料,根据烧结过程中不同的状态,分为固态烧结和液相烧结。
先进陶瓷的烧结技术按照烧结压力分主要有常压烧结、无压烧结、真空烧结以及热压烧结、热等静压烧结、气氛烧结等各种压力烧结。
近些年通过特殊的加热原理出现微波烧结、放电等离子烧结、自蔓延烧结等新型烧结技术。
窑炉烧成原理概述窑炉烧成是指通过高温的加热作用,将加工后的陶瓷原料转化为具有一定物理、化学性能的成品陶瓷制品的过程。
窑炉烧成是整个陶瓷生产过程中至关重要的一环,它不仅决定了成品陶瓷制品的品质,而且对能耗、产率、环保等方面也有着重要影响。
窑炉烧成的基本原理可以从热传导、物质变化和传输等几个方面来解释。
下面将详细介绍窑炉烧成原理的基本知识。
1. 热传导热传导是窑炉烧成过程中的一个基本原理。
在窑炉内,燃料燃烧产生的热量通过传导、辐射和对流三种方式传递给陶瓷制品。
窑炉烧成过程中,热传导起着重要的作用。
热传导的基本原理是热量由高温区域传递到低温区域。
在窑炉内部,燃料燃烧产生的高温气体和燃烧产物会加热窑炉内的墙体和炉膛,从而使陶瓷制品得到加热。
热量会从高温区域的颗粒内部传导到表面,然后再通过传导传递到其他颗粒。
热传导的速度取决于颗粒的材料特性、尺寸和温度差。
热传导的过程会导致窑炉内温度的变化,从而影响到陶瓷制品的烧成效果。
因此,在窑炉烧成过程中,需要合理控制燃料的供给、窑炉内部的温度分布,以确保热传导能够顺利进行。
2. 物质变化窑炉烧成过程中,陶瓷原料会经历多种物质变化,从而转化为成品陶瓷制品。
物质变化包括烧结、结晶、相变等过程。
•烧结是指陶瓷原料在高温下发生的固相粒子间的结合作用。
在窑炉内,陶瓷原料经过初烧后,粒子之间会发生烧结现象,从而形成致密的陶瓷坯体。
烧结过程中,陶瓷颗粒之间的共晶相或液相可以起到“胶黏剂”的作用,促进颗粒的结合。
•结晶是陶瓷原料在高温条件下形成结晶相的过程。
结晶是陶瓷制品获得特殊性能的重要途径之一。
在窑炉内,陶瓷原料经过烧结后,部分成份会发生结晶反应,形成晶体结构。
结晶过程中,原子或分子重新排列,从而形成特定的结晶相,提高陶瓷制品的强度、硬度、耐磨性等性能。
•相变是指陶瓷原料在加热或冷却过程中发生物理或化学性质改变的过程。
相变包括固相变、液相变和气相变等。
在窑炉烧成过程中,陶瓷原料会经历多个温度区间,从而发生相变。
陶瓷烧结炉工艺原理及烧结方式
陶瓷烧结是指坯体在高温下致密化过程和现象的总称。
随着温度升高,陶瓷坯体中具有比表面大,表面能较高的粉粒,力图向降低表面能的方向变化,不断进行物质迁移,晶界随之移动,气孔逐步排除,产生收缩,使坯体成为具有一定强度的致密的瓷体。
烧结的推动力为表面能。
烧结可分为有液相参加的烧结和纯固相烧结两类。
烧结过程对陶瓷生产具有很重要的意义。
为降低烧结温度,扩大烧成范围,通常加入一些添加物作助熔剂,形成少量液相,促进烧结。
一般粗线条结炉的燃烧方法主要有以下几种:
热压烧结、热等静压、放电等离子烧结、微波烧结、反应烧结、爆炸烧结。
固相烧结一般可表现为三个阶段,初始阶段,主要表现为颗粒形状改变;中间阶段,主要表现为气孔形状改变;最终阶段,主要表现为气孔尺寸减小。
烧结是在热工设备中进行的,这里热工设备指的是先进陶瓷生产窑炉及附属设备。
烧结陶瓷的窑炉类型很多,同一制品可以在不同类型的窑内烧成,同一种窑也可以烧结不同的制品。
主要常用的有间歇式窑炉,连续式窑炉和辅助设备。
间歇式窑炉按其功能可分为电炉,高温倒焰窑,梭式窑和钟罩窑。
连续式窑炉的分类方法有很多种,按制品的输送方式可分为隧道窑,高温推板窑和辊道窑。
与传统间歇式窑炉相比较,连续式窑具有连续操作性,易实现机械化,大大改善了劳动条件和减轻了
劳动强度,降低了能耗等优点。
温度制度的确定,包括升温速度,烧成温度,保温时间和冷却速度等参数。
通过飞行坯料在烧成过程中性状变化,初步得出坯体在各温度或时间阶段可以允许的升、降温速度(相图,差热-失重、热膨胀、高温相分析、已有烧结曲线等)。
升温速度:低温阶段,氧化分解阶段,高温阶段。
烧成温度与保温时间:相互制约,可在一定程度上相互补偿,以一次晶粒发展成熟,晶界明显、没有显著的二次晶粒长大,收缩均匀,致密而又耗能少为目的。
冷却速度,随炉冷却,快速冷却。
压力制度的确定,压力制度起着保证温度和气氛制度的作用。
全窑的压力分布根据窑内结构,燃烧种类,制品特性,烧成气氛和装窑密度等因素来确定。
倒焰窑中,最重要的是在烟道内形成微负压,窑底处于零压。
隧道窑的预热带和烧成带都为负压,冷却带一般在正压下操作。