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1、无机材料工艺原理烧 成本章讲授的主要内容本章讲授的主要内容n n 基本概念基本概念n n 烧成原理烧成原理n n 烧成制度烧成制度n n 烧成技术与设备烧成技术与设备n n 现代烧成技术现代烧成技术基本概念基本概念烧烧成成：无无机机非非金金属属材材料料坯坯体体在在高高温温中中通通过过热热化化学学反反应应，形形成成预预期期的的矿矿物物组组成成和和显显微微结结构构，从从而而获获得得所所要求性能的产品的工序。要求性能的产品的工序。基本概念基本概念烧烧成成是是一一个个复复杂杂的的过过程程，它它包包括括燃燃料料的的燃燃烧烧，物物料料或或坯坯体体的的加加热热及及其其在在加加热热过过程程中中发发生生的的一一
2、系系列列物物理理化化学学反反应应，直直至至制制品品冷冷却却。整整个个过过程程存存在在着着复复杂杂的的热热量量传传递递、质质量量传传递递的的过过程程，它它们们互互相相影响、相互制约。影响、相互制约。基本概念基本概念n n热量传递：热量传递：燃燃烧烧过过程程：燃燃料料窑窑体体和和制制品品，窑窑体体制品；制品；制品传热：表制品传热：表里里冷却过程：制品冷却过程：制品窑体和气体；窑体和气体；环环境境空空间间：窑窑体体散散失失给给周周围围的的气气体体和物体。和物体。基本概念基本概念n n质量传递：质量传递：自扩散和相互扩散自扩散和相互扩散分解、氧化和还原分解、氧化和还原生生成成新新相相，或或低低共共熔熔
3、物物，或或液液相相而而填填入各种孔隙。入各种孔隙。条件：主要决定于温度和物质的浓度。条件：主要决定于温度和物质的浓度。基本概念基本概念n n动量传递：动量传递：动量传递：动量传递：窑窑窑窑内内内内气气气气体体体体处处处处于于于于流流流流动动动动状状状状态态态态。燃燃燃燃料料料料和和和和助助助助燃燃燃燃空空空空气气气气不不不不断断断断进进进进入入入入窑窑窑窑内内内内，燃燃燃燃烧烧烧烧产产产产物物物物（火火火火焰焰焰焰、烟烟烟烟气气气气）不不不不断断断断地地地地被被被被排排排排除除除除；热热热热气气气气流流流流通通通通过过过过制制制制品品品品表表表表面面面面，直直直直接接接接影影影影响响响响到到到
4、到制制制制品品品品热热热热量量量量的的的的传传传传递递递递；而而而而在在在在冷冷冷冷却却却却时时时时又又又又希希希希望望望望隔隔隔隔离离离离热热热热源源源源，避避避避免免免免热热热热气气气气体体体体的的的的流流流流入入入入，往往往往往往往往用用用用外外外外加加加加冷冷冷冷气气气气流流流流的的的的办办办办法法法法，一一一一可可可可阻阻阻阻挡挡挡挡热热热热气气气气流流流流，二二二二可可可可加加加加快快快快制制制制品品品品的的的的冷冷冷冷却却却却，使使使使热热热热气气气气流流流流上上上上下下下下搅搅搅搅动动动动也也也也可可可可使使使使窑窑窑窑内内内内上上上上下下下下温温温温度度度度均均均均匀。匀。匀
5、。匀。动量传递可直接影响热量的传递和质量的传递。动量传递可直接影响热量的传递和质量的传递。动量传递可直接影响热量的传递和质量的传递。动量传递可直接影响热量的传递和质量的传递。基本概念基本概念n n只只有有很很好好地地组组织织好好这这三三种种传传递递过过程程，才能圆满地完成烧成过程。才能圆满地完成烧成过程。基本概念基本概念最明显的现象：外型尺寸收缩；外型尺寸收缩；密度增加；密度增加；硬度和机械强度显著提高；硬度和机械强度显著提高；对水和酸的稳定性大大增强；对水和酸的稳定性大大增强；电气性能及其它性能的改善。电气性能及其它性能的改善。基本概念基本概念烧成的方式：n n一一一一次次次次烧烧烧烧成成成
6、成：要要要要求求求求坯坯坯坯釉釉釉釉的的的的成成成成熟熟熟熟温温温温度度度度一一一一致致致致，施施施施釉要求较严格，但省能。釉要求较严格，但省能。釉要求较严格，但省能。釉要求较严格，但省能。n n二二二二次次次次烧烧烧烧成成成成：坯坯坯坯、釉釉釉釉分分分分做做做做二二二二次次次次烧烧烧烧成成成成的的的的烧烧烧烧成成成成方方方方式式式式。当当当当生生生生坯坯坯坯的的的的烧烧烧烧成成成成温温温温度度度度较较较较高高高高，或或或或生生生生坯坯坯坯强强强强度度度度较较较较差差差差，釉釉釉釉的的的的成成成成熟熟熟熟温温温温度度度度比比比比坯坯坯坯的的的的低低低低很很很很多多多多时时时时，为为为为保保保保
7、证证证证产产产产品品品品质质质质量量量量和和和和便便便便于于于于施施施施釉釉釉釉操操操操作作作作的的的的机机机机械械械械化化化化，常采用此种方式。常采用此种方式。常采用此种方式。常采用此种方式。烧成原理烧成原理-推动力推动力1.1.粉末颗粒增大，表面能减少。粉末颗粒增大，表面能减少。粉末颗粒增大，表面能减少。粉末颗粒增大，表面能减少。2.2.缺陷减少，存在各种晶格缺陷。缺陷减少，存在各种晶格缺陷。缺陷减少，存在各种晶格缺陷。缺陷减少，存在各种晶格缺陷。烧烧烧烧成成成成是是是是系系系系统统统统总总总总能能能能量量量量减减减减少少少少的的的的过过过过程程程程，这这这这就就就就是烧成过程的动力。是烧
8、成过程的动力。是烧成过程的动力。是烧成过程的动力。烧烧烧烧成成成成过过过过程程程程实实实实质质质质上上上上是是是是烧烧烧烧成成成成制制制制品品品品是是是是由由由由介介介介稳稳稳稳态态态态向向向向稳定态转变的过程。稳定态转变的过程。稳定态转变的过程。稳定态转变的过程。由由由由于于于于本本本本身身身身所所所所具具具具有有有有的的的的能能能能量量量量难难难难以以以以克克克克服服服服能能能能垒垒垒垒，故故故故烧烧烧烧成成成成一一一一般般般般不不不不能能能能自自自自动动动动进进进进行行行行，须须须须升升升升到到到到一一一一定定定定的的的的温温温温度度度度才才才才可。可。可。可。烧成原理烧成原理-原动力原
9、动力 烧烧烧烧结结结结颈颈颈颈部部部部与与与与粉粉粉粉末末末末颗颗颗颗粒粒粒粒其其其其它它它它部部部部位位位位之之之之间间间间存存存存在在在在化学位差。化学位差。化学位差。化学位差。1.1.表表表表面面面面张张张张力力力力造造造造成成成成的的的的一一一一种种种种机机机机械械械械力力力力，它它它它垂垂垂垂直直直直作作作作用用用用于于于于烧烧烧烧结结结结曲曲曲曲面面面面上上上上，使使使使烧烧烧烧结结结结颈颈颈颈向向向向外外外外扩扩扩扩大大大大，最最最最终终终终形形形形成成成成孔隙网。孔隙网。孔隙网。孔隙网。2.2.过过过过剩剩剩剩空空空空位位位位浓浓浓浓度度度度梯梯梯梯度度度度引引引引起起起起烧烧
10、烧烧结结结结颈颈颈颈表表表表面面面面下下下下微微微微小小小小区区区区载载载载内内内内的的的的空空空空位位位位向向向向粉粉粉粉末末末末颗颗颗颗粒粒粒粒内内内内扩扩扩扩散散散散，从从从从而而而而造造造造成成成成原原原原子在相反的方向上的迁移，使颈部得以长大。子在相反的方向上的迁移，使颈部得以长大。子在相反的方向上的迁移，使颈部得以长大。子在相反的方向上的迁移，使颈部得以长大。3.3.烧烧烧烧结结结结颈颈颈颈表表表表面面面面与与与与颗颗颗颗粒粒粒粒表表表表面面面面之之之之间间间间存存存存在在在在的的的的蒸蒸蒸蒸气气气气压压压压之之之之差，将导致结颈迁移。差，将导致结颈迁移。差，将导致结颈迁移。差，将
11、导致结颈迁移。烧成原理烧成原理-物质迁移物质迁移n n烧成过程中的传质机理很复杂，可分为：烧成过程中的传质机理很复杂，可分为：烧成过程中的传质机理很复杂，可分为：烧成过程中的传质机理很复杂，可分为：粘塑性流动过程；粘塑性流动过程；粘塑性流动过程；粘塑性流动过程；扩散过程，有体积、表面和界面扩散；扩散过程，有体积、表面和界面扩散；扩散过程，有体积、表面和界面扩散；扩散过程，有体积、表面和界面扩散；蒸发凝结过程；蒸发凝结过程；蒸发凝结过程；蒸发凝结过程；溶解沉析过程；溶解沉析过程；溶解沉析过程；溶解沉析过程；n n从从从从物物物物相相相相传传传传质质质质角角角角度度度度看看看看，坯坯坯坯体体体体烧
12、烧烧烧结结结结有有有有固固固固相相相相烧烧烧烧结结结结和液相烧结。和液相烧结。和液相烧结。和液相烧结。固相烧结，出现固相烧结，出现固相烧结，出现固相烧结，出现、过程；过程；过程；过程；固液烧结，出列固液烧结，出列固液烧结，出列固液烧结，出列、过程；过程；过程；过程；复杂烧结中，上述四种情况并存。复杂烧结中，上述四种情况并存。复杂烧结中，上述四种情况并存。复杂烧结中，上述四种情况并存。烧成原理烧成原理-物质迁移物质迁移n n表表表表面面面面迁迁迁迁移移移移：物物物物质质质质在在在在颗颗颗颗粒粒粒粒表表表表面面面面流流流流动动动动而而而而引引引引起起起起的的的的迁迁迁迁移移移移，表表表表面面面面扩
13、扩扩扩散散散散与与与与蒸蒸蒸蒸发发发发凝凝凝凝结结结结，此此此此时时时时烧烧烧烧结结结结体体体体的的的的基基基基本本本本尺尺尺尺寸寸寸寸、密度不变。密度不变。密度不变。密度不变。n n体体体体积积积积迁迁迁迁移移移移：体体体体积积积积扩扩扩扩散散散散、塑塑塑塑性性性性流流流流动动动动以以以以及及及及非非非非晶晶晶晶物物物物质质质质的的的的粘粘粘粘性性性性流流流流动动动动，通通通通常常常常发发发发生生生生在烧结的后期。在烧结的后期。在烧结的后期。在烧结的后期。两球烧结模型的物质迁移类型烧成原理烧成原理基本过程基本过程基本过程基本过程n n初初初初期期期期：表表表表面面面面扩扩扩扩散散散散作作作作
14、用用用用明明明明显显显显，颗颗颗颗粒粒粒粒间间间间的的的的原原原原始始始始接接接接触触触触点点点点或或或或面面面面转转转转变变变变成成成成晶晶晶晶粒粒粒粒结结结结合合合合，形形形形成成成成烧烧烧烧成成成成颈颈颈颈，其其其其长长长长大大大大速速速速度度度度与与与与物物物物质质质质迁迁迁迁移移移移机机机机制制制制有有有有关关关关。此此此此阶阶阶阶段段段段中中中中由由由由于于于于粉粉粉粉末末末末颗颗颗颗粒粒粒粒结结结结合合合合面面面面增增增增大大大大，烧烧烧烧结结结结体体体体的的的的强强强强度度度度和和和和导导导导电电电电性性性性有有有有明明明明显显显显增增增增加加加加，但但但但对对对对颗颗颗颗粒粒
15、粒粒内内内内晶晶晶晶粒粒粒粒尚尚尚尚末末末末发发发发生生生生变变变变化化化化，颗颗颗颗粒粒粒粒外外外外形形形形也也也也基基基基本本本本上上上上没没没没有有有有改改改改变变变变。坯坯坯坯体体体体气气气气孔率大，收缩约在孔率大，收缩约在孔率大，收缩约在孔率大，收缩约在1%1%左右。左右。左右。左右。烧成原理烧成原理基本过程基本过程基本过程基本过程n n中中中中期期期期：以以以以晶晶晶晶界界界界和和和和晶晶晶晶格格格格扩扩扩扩散散散散为为为为主主主主，颗颗颗颗粒粒粒粒开开开开始始始始粘粘粘粘结结结结，烧烧烧烧结结结结颈颈颈颈扩扩扩扩大大大大，颗颗颗颗粒粒粒粒间间间间距距距距缩缩缩缩小小小小，孔孔孔孔
16、隙隙隙隙结结结结构构构构变变变变得得得得光光光光滑滑滑滑，形形形形成成成成连连连连续续续续的的的的孔孔孔孔隙隙隙隙网网网网络络络络。气气气气孔孔孔孔由由由由不不不不规规规规则则则则形形形形状状状状逐逐逐逐渐渐渐渐变变变变成成成成有有有有三三三三个个个个颗颗颗颗粒粒粒粒包包包包围围围围的的的的圆圆圆圆柱柱柱柱形形形形管管管管道道道道，气气气气孔孔孔孔相相相相互互互互连连连连通通通通，晶晶晶晶界界界界开开开开始始始始移移移移动动动动，晶晶晶晶粒粒粒粒正正正正常常常常生生生生长长长长，坯坯坯坯体体体体气气气气孔孔孔孔率率率率降降降降低低低低为为为为5%5%，收收收收缩缩缩缩达达达达80%80%90%
17、90%。n n此阶段开始发生再结晶及晶粒长大。此阶段开始发生再结晶及晶粒长大。此阶段开始发生再结晶及晶粒长大。此阶段开始发生再结晶及晶粒长大。烧成原理烧成原理基本过程基本过程基本过程基本过程n n后后后后期期期期，最最最最终终终终烧烧烧烧结结结结阶阶阶阶段段段段：借借借借助助助助于于于于体体体体积积积积扩扩扩扩散散散散，气气气气孔孔孔孔已已已已孤孤孤孤立立立立、球球球球化化化化及及及及收收收收缩缩缩缩。由由由由于于于于晶晶晶晶粒粒粒粒的的的的长长长长大大大大，孔孔孔孔隙隙隙隙与与与与晶晶晶晶界界界界脱脱脱脱离离离离而而而而成成成成为为为为孤孤孤孤立立立立孔孔孔孔隙隙隙隙。空空空空位位位位扩扩扩
18、扩散散散散到到到到晶晶晶晶界界界界处处处处，孔孔孔孔隙隙隙隙 才才才才继继继继续续续续收收收收缩缩缩缩。坯坯坯坯体体体体收收收收缩缩缩缩达达达达90%90%100%100%。烧成原理烧成原理影响烧结因素原始粉料的粒度原始粉料的粒度从从理理论论上上计计算算，当当起起始始粒粒度度从从2m缩缩小小到到0.5m，烧烧结结速速率率增增加加64倍倍。这这相相当当于于粒粒径径小小的的粉粉料料烧烧结结温温度度降降低低150300。烧成原理烧成原理影响烧结因素MgO起起始始粒粒度度为为20m时时，即即使使在在1400保保持持很很长长时时间间，仅仅能能达达相相对对密密度度70%；若若 粒粒 径径 在在 20m，温
19、温 度度 为为1400或或 粒粒 径径 在在 1m以以 下下，温温 度度 为为1000时时，烧烧结结速速率率很很快快；如如果果粒粒径径在在0.1m，其其烧烧结结速速率率与与热热压压烧烧结结相相差差无几。无几。烧成原理烧成原理影响烧结因素为为防防止止二二次次再再结结晶晶，起起始始粒粒径径必必须须细细而而均均匀匀，如如果果细细颗颗粒粒内内有有少少量量大大颗颗粒粒存存在在，则则易易发发生生晶晶粒粒异异常常生生长长而而不不利利烧烧结结。一一般般氧氧化化物物材材料料最最适适宜宜的的粉粉末末粒粒度度为为0.050.5m。烧成原理烧成原理影响烧结因素原原始始粉粉末末的的粒粒度度不不同同，烧烧结结机机理理有有
20、时时也也会会发发生生变变化化。例例如如AlN烧烧结结，据据报报道道当当粒粒度度为为0.784.4m时时，粗粗颗颗粒粒按按体体积积扩扩散散机机理理进进行行烧烧结结，而而细细颗颗粒粒则则按按晶晶界界扩散或表面扩散机理进行烧结。扩散或表面扩散机理进行烧结。烧成原理烧成原理外加剂的作用外加剂的作用固固相相烧烧结结中中，少少量量外外加加剂剂（烧烧结结助助剂剂）可可与与主主晶晶相相形形成成固固熔熔体体促促进进缺缺陷陷增增加加；在在液液相相烧烧结结中中，外外加加剂剂能能改改变变液液相相的的性性质质（如如粘粘度度、组组成成等等），因因而而都都能能起起促促进烧结的作用。进烧结的作用。烧成原理烧成原理外加剂与烧结
21、主体形成固溶体外加剂与烧结主体形成固溶体外加剂与烧结主体形成固溶体外加剂与烧结主体形成固溶体 条件：离子大小、晶格类型及电价数接近；条件：离子大小、晶格类型及电价数接近；条件：离子大小、晶格类型及电价数接近；条件：离子大小、晶格类型及电价数接近；结结结结果果果果：使使使使主主主主晶晶晶晶相相相相晶晶晶晶格格格格畸畸畸畸变变变变，缺缺缺缺陷陷陷陷增增增增加加加加，便便便便于于于于结结结结构构构构基基基基元元元元移移移移动动动动而而而而促促促促使使使使烧烧烧烧结结结结。有有有有限限限限置置置置换换换换型型型型固固固固熔熔熔熔体比形成连续固熔体更有助于促进烧结。体比形成连续固熔体更有助于促进烧结。体
22、比形成连续固熔体更有助于促进烧结。体比形成连续固熔体更有助于促进烧结。烧成原理烧成原理外加剂与烧结主体形成液相外加剂与烧结主体形成液相 由由于于液液相相中中扩扩散散传传质质阻阻力力小小、流流动动传传质质速速度度快快，因因而而降降低低了了烧烧结结温温度度和和提提高了坯体的致密度。高了坯体的致密度。烧成原理烧成原理外加剂与烧结主体形成化合物外加剂与烧结主体形成化合物外加剂与烧结主体形成化合物外加剂与烧结主体形成化合物烧烧烧烧结结结结透透透透明明明明的的的的AlAl2 2OO3 3制制制制品品品品时时时时，加加加加入入入入MgOMgO或或或或MgFMgF2 2，以以以以形形形形成成成成镁镁镁镁铝铝铝
23、铝尖尖尖尖晶晶晶晶石石石石（MgAlMgAl3 3OO4 4）而而而而包包包包裹裹裹裹在在在在AlAl2 2OO3 3晶晶晶晶粒粒粒粒表表表表面面面面，以以以以抑抑抑抑制制制制晶晶晶晶界界界界移移移移动动动动速速速速率率率率，充充充充分分分分排排排排除除除除晶晶晶晶界界界界上上上上的的的的气气气气孔孔孔孔，对对对对促促促促进进进进坯坯坯坯体体体体致致致致密密密密化化化化有有有有显著作用。显著作用。显著作用。显著作用。烧成原理烧成原理外加剂阻止多晶转变外加剂阻止多晶转变加加入入5%CaO 于于ZrO2中中，生生成成阴阴离离子子缺缺位位固固溶溶体体，同同时时抑抑制制晶晶型型转转变变，使使致密化易于
24、进行。致密化易于进行。烧成原理烧成原理外加剂起扩大烧结范围的作用外加剂起扩大烧结范围的作用 加加入入适适量量La2O3和和Nb2O5，可可使使锆锆钛钛酸酸铅铅材材料料的的烧烧结结范范围围由由2040提提高高到到80。注注意意：只只有有适适量量的的外外加加剂剂才才能能促促进进烧烧结结，过过量量则则会会妨妨碍碍烧烧结结相相颗颗粒粒的的直直接接接触。接触。烧成原理烧成原理 纯纯 Al2O3时时 的的 烧烧 结结 活活 化化 能能 为为 502 kJ/mol，加加 入入 2%MgO后后 为为 398 kJ/mol，加加入入5%MgO时时，升升高高到到545 kJ/mol，则起抑制烧结的作用。则起抑制烧
25、结的作用。烧成原理烧成原理烧成温度和保温时间烧成温度和保温时间 提提高高烧烧成成温温度度对对传传质质有有利利。温温度度过过高高也也会会促促使使二二次次再再结结晶晶而而使使制制品品性性能能恶恶化化，烧烧成成时时会会使使液液相相量量增增加加，粘粘度度下下降降，使制品变形。使制品变形。烧成原理烧成原理表表表表面面面面扩扩扩扩散散散散只只只只能能能能改改改改变变变变气气气气孔孔孔孔形形形形状状状状而而而而不不不不能能能能引引引引起起起起颗颗颗颗粒中心距的逼近，因此不出现致密化过程。粒中心距的逼近，因此不出现致密化过程。粒中心距的逼近，因此不出现致密化过程。粒中心距的逼近，因此不出现致密化过程。高高高高
26、温温温温阶阶阶阶段段段段以以以以体体体体积积积积扩扩扩扩散散散散为为为为主主主主，低低低低温温温温阶阶阶阶段段段段以以以以表表表表面面面面扩扩扩扩散散散散为为为为主主主主。如如如如材材材材料料料料的的的的烧烧烧烧成成成成在在在在低低低低温温温温时时时时间间间间较较较较长长长长，会会会会因因因因表表表表面面面面扩扩扩扩散散散散改改改改变变变变了了了了气气气气孔孔孔孔的的的的形形形形状状状状而而而而给给给给制制制制品品品品性性性性能能能能带带带带来来来来损损损损害害害害。故故故故应应应应尽尽尽尽可可可可能能能能快快快快地地地地升升升升到到到到高高高高温温温温以以以以创创创创造造造造体体体体积扩散的
27、条件。积扩散的条件。积扩散的条件。积扩散的条件。高高高高温温温温短短短短时时时时间间间间烧烧烧烧成成成成是是是是制制制制造造造造致致致致密密密密陶陶陶陶瓷瓷瓷瓷材材材材料料料料的的的的好好好好方方方方法法法法，但但但但还还还还要要要要结结结结合合合合考考考考虑虑虑虑材材材材料料料料的的的的传传传传热热热热系系系系数数数数、二二二二次次次次结结结结晶晶晶晶温温温温度度度度、扩扩扩扩散散散散系系系系数数数数等等等等各各各各种种种种因因因因素素素素，合合合合理理理理制制制制定定定定烧烧烧烧成温度。成温度。成温度。成温度。烧成原理烧成原理气氛的影响气氛的影响气氛的影响气氛的影响烧成气氛可分为氧化、还原
28、和中性三种。烧成气氛可分为氧化、还原和中性三种。烧成气氛可分为氧化、还原和中性三种。烧成气氛可分为氧化、还原和中性三种。在在在在由由由由扩扩扩扩散散散散控控控控制制制制的的的的氧氧氧氧化化化化物物物物烧烧烧烧成成成成中中中中，气气气气氛氛氛氛的的的的影影影影响响响响与与与与扩扩扩扩散散散散控控控控制制制制因因因因素素素素有有有有关关关关，与与与与气气气气孔孔孔孔内内内内气气气气体体体体的的的的扩扩扩扩散散散散和溶解能力有关。和溶解能力有关。和溶解能力有关。和溶解能力有关。若若若若氧氧氧氧化化化化物物物物的的的的烧烧烧烧结结结结是是是是由由由由阳阳阳阳离离离离子子子子扩扩扩扩散散散散速速速速率率
29、率率控控控控制制制制，则则则则在在在在氧氧氧氧化化化化气气气气氛氛氛氛中中中中烧烧烧烧成成成成，表表表表面面面面积积积积聚聚聚聚了了了了大大大大量量量量氧氧氧氧，使使使使阳阳阳阳离离离离子子子子空空空空位位位位增增增增加加加加，有有有有利利利利于于于于阳阳阳阳离离离离子子子子扩扩扩扩散散散散的的的的加加加加速速速速而而而而促进烧成。促进烧成。促进烧成。促进烧成。烧成原理烧成原理 进进进进入入入入封封封封闭闭闭闭气气气气孔孔孔孔内内内内气气气气体体体体的的的的原原原原子子子子尺尺尺尺寸寸寸寸愈愈愈愈小小小小愈愈愈愈易易易易扩扩扩扩散散散散。气气气气孔孔孔孔消消消消除除除除也也也也愈愈愈愈容容容容
30、易易易易。如如如如像像像像氩氩氩氩或或或或氮氮氮氮那那那那样样样样的的的的大大大大分分分分子子子子气气气气体体体体，在在在在氧氧氧氧化化化化物物物物晶晶晶晶格格格格内内内内不不不不易易易易自自自自由由由由扩扩扩扩散散散散最最最最终终终终残残残残留留留留在在在在坯坯坯坯体体体体中中中中。但但但但若若若若像像像像氢氢氢氢或或或或氦氦氦氦那那那那样样样样的的的的小小小小分分分分子子子子气气气气体体体体，扩扩扩扩散散散散性性性性强强强强，可可可可以以以以在在在在晶晶晶晶格格格格内内内内自自自自由由由由扩扩扩扩散散散散，因而烧成与这些气体的存在无关。因而烧成与这些气体的存在无关。因而烧成与这些气体的存在
31、无关。因而烧成与这些气体的存在无关。烧成原理烧成原理当当当当样样样样品品品品中中中中含含含含有有有有铅铅铅铅、锂锂锂锂、铋铋铋铋等等等等易易易易挥挥挥挥发发发发物物物物质质质质时时时时，控控控控制制制制烧烧烧烧结结结结时时时时的的的的气气气气氛氛氛氛更更更更为为为为重重重重要要要要。如如如如锆锆锆锆钛钛钛钛酸酸酸酸铅铅铅铅材材材材料料料料烧烧烧烧结结结结时时时时，必必必必须须须须要要要要控控控控制制制制一一一一定定定定分分分分压压压压的的的的铅铅铅铅气气气气氛氛氛氛，以以以以抑抑抑抑制制制制坯坯坯坯体体体体中中中中铅铅铅铅的的的的大大大大量量量量溢溢溢溢出出出出。并并并并保保保保持持持持坯坯坯
32、坯体体体体严严严严格格格格的的的的化化化化学组成，否则将影响材料的性能。学组成，否则将影响材料的性能。学组成，否则将影响材料的性能。学组成，否则将影响材料的性能。烧成原理烧成原理成型压力的影响成型压力的影响 成成型型压压力力愈愈大大，对对烧烧结结愈愈有有利利。但但若若压压力力过过大大使使粉粉料料超超过过塑塑性性变变形形限度，就会发生脆性断裂。限度，就会发生脆性断裂。烧成原理烧成原理生生生生坯坯坯坯内内内内粉粉粉粉料料料料的的的的堆堆堆堆积积积积程程程程度度度度、加加加加热热热热速速速速度度度度、保保保保温温温温时间、粉料粒度分布等都对烧成有一定的影响。时间、粉料粒度分布等都对烧成有一定的影响。
33、时间、粉料粒度分布等都对烧成有一定的影响。时间、粉料粒度分布等都对烧成有一定的影响。影影影影响响响响因因因因素素素素很很很很多多多多，且且且且相相相相互互互互间间间间的的的的关关关关系系系系也也也也较较较较复复复复杂杂杂杂，在在在在研研研研究究究究烧烧烧烧结结结结时时时时若若若若不不不不充充充充分分分分考考考考虑虑虑虑这这这这众众众众多多多多因因因因素素素素，就就就就不不不不能能能能获获获获得得得得具具具具有有有有重重重重复复复复性性性性和和和和高高高高致致致致密密密密度度度度的的的的制制制制品品品品，并并并并进进进进一一一一步步步步对对对对烧烧烧烧结结结结体体体体的的的的显显显显微微微微结结
34、结结构构构构和和和和机机机机、电电电电、光光光光、热热热热等等等等性性性性质产生显著的影响。质产生显著的影响。质产生显著的影响。质产生显著的影响。烧成原理示例普普通通陶陶瓷瓷的的烧烧成成：最最重重要要的的是是物物料料在在的的物物理理化化学学变变化化，应应掌掌握握对对此此的的影影响响因因素素，进进而而分分析析烧烧成成原原理理，为为制制订订合合理理的的烧成制度提供坚实的理论基础。烧成制度提供坚实的理论基础。烧成原理-物理化学变化烧成过程中的阶段划分烧成过程中的阶段划分 分低温阶段分低温阶段(由室温由室温300)；氧化分解阶段（氧化分解阶段（300950）高温阶段（高温阶段（950烧成温度）烧成温度
35、）冷却阶段（烧成温度冷却阶段（烧成温度室温）室温）烧成原理低温阶段低温阶段(由室温由室温300300)，排排排排除除除除坯坯坯坯体体体体中中中中的的的的残残残残余余余余水水水水分分分分（约约约约为为为为2 25%5%）。坯体的强度和气孔率都相应的增加。坯体的强度和气孔率都相应的增加。坯体的强度和气孔率都相应的增加。坯体的强度和气孔率都相应的增加。在在在在120120140140间间间间，由由由由于于于于坯坯坯坯体体体体内内内内颗颗颗颗粒粒粒粒间间间间尚尚尚尚有有有有一一一一定定定定的的的的孔孔孔孔隙隙隙隙，水水水水分分分分可可可可以以以以自自自自由由由由排排排排出出出出，可可可可以以以以迅迅迅
36、迅速速速速升升升升温温温温，随随随随着着着着温温温温度度度度进进进进一一一一步步步步提提提提高高高高，坯坯坯坯体体体体中中中中毛毛毛毛细细细细管管管管逐逐逐逐渐渐渐渐变变变变小小小小，坯坯坯坯体体体体内内内内汽汽汽汽化化化化加加加加剧剧剧剧，此此此此时时时时应应应应均均均均匀匀匀匀慢慢慢慢速速速速升升升升温温温温，尤尤尤尤其其其其是是是是厚厚厚厚度度度度和和和和形形形形状状状状复复复复杂杂杂杂的的的的坯坯坯坯体体体体更更更更应应应应注注注注意意意意。此此此此外外外外，要要要要求求求求通通通通风风风风良良良良好好好好，以以以以使使使使水水水水蒸蒸蒸蒸气气气气迅迅迅迅速速速速排排排排出出出出窑窑窑
37、窑外，避免冷聚在坯体表面。外，避免冷聚在坯体表面。外，避免冷聚在坯体表面。外，避免冷聚在坯体表面。烧成原理分解与氧化阶段（分解与氧化阶段（分解与氧化阶段（分解与氧化阶段（300950300950）坯体发生了较复杂的物理化学变化：坯体发生了较复杂的物理化学变化：坯体发生了较复杂的物理化学变化：坯体发生了较复杂的物理化学变化：粘土和其他含水矿物排除结构水；粘土和其他含水矿物排除结构水；粘土和其他含水矿物排除结构水；粘土和其他含水矿物排除结构水；碳酸盐分解；碳酸盐分解；碳酸盐分解；碳酸盐分解；有机物、碳素和硫化物被氧化；有机物、碳素和硫化物被氧化；有机物、碳素和硫化物被氧化；有机物、碳素和硫化物被氧
38、化；石英的晶型转化。石英的晶型转化。石英的晶型转化。石英的晶型转化。它们都与窑内温度气氛和升温速度有关它们都与窑内温度气氛和升温速度有关它们都与窑内温度气氛和升温速度有关它们都与窑内温度气氛和升温速度有关 。烧成原理分解与氧化阶段（分解与氧化阶段（分解与氧化阶段（分解与氧化阶段（300950300950）粘粘粘粘土土土土矿矿矿矿物物物物脱脱脱脱去去去去结结结结构构构构水水水水与与与与升升升升温温温温速速速速度度度度有有有有关关关关，升升升升温温温温速速速速度度度度加加加加快快快快，结结结结构构构构水水水水的的的的排排排排除除除除移移移移向向向向高高高高温温温温，结结结结晶晶晶晶不不不不良良良良
39、的的的的矿矿矿矿物物物物脱脱脱脱水水水水温温温温度度度度较较较较低低低低。高高高高岭岭岭岭石石石石类类类类矿矿矿矿物物物物含含含含结结结结构构构构水水水水量量量量较较较较多多多多，在在在在500500500500650650650650之之之之间间间间集集集集中中中中排排排排出出出出，而而而而蒙蒙蒙蒙脱脱脱脱石石石石和和和和伊伊伊伊利利利利石石石石类类类类粘粘粘粘土土土土含含含含结结结结构构构构水水水水量量量量较较较较少少少少，脱脱脱脱水水水水速速速速度较和缓度较和缓度较和缓度较和缓 。烧成原理分解与氧化阶段（分解与氧化阶段（分解与氧化阶段（分解与氧化阶段（300950300950）碳碳酸酸盐
40、盐的的分分解解温温度度与与其其结结晶晶程程度度，升升温速度和气氛有关。温速度和气氛有关。烧成原理分解与氧化阶段（分解与氧化阶段（分解与氧化阶段（分解与氧化阶段（300950300950）可可可可塑塑塑塑性性性性粘粘粘粘土土土土，如如如如紫紫紫紫木木木木节节节节土土土土、黑黑黑黑碱碱碱碱石石石石、黑黑黑黑泥泥泥泥等等等等都都都都含含含含有有有有大大大大量量量量的的的的有有有有机机机机物物物物和和和和碳碳碳碳素素素素，在在在在烧烧烧烧成成成成的的的的低低低低温温温温阶阶阶阶段段段段，烟烟烟烟气气气气中中中中的的的的COCOCOCO被被被被分分分分解解解解，析析析析出出出出的的的的碳碳碳碳素素素素被
41、被被被多多多多孔孔孔孔的的的的坯坯坯坯体体体体所所所所吸吸吸吸附附附附。这这这这些些些些物物物物质质质质加加加加热热热热时时时时都都都都要要要要被被被被氧氧氧氧化化化化，反应将持续至反应将持续至反应将持续至反应将持续至11001100 烧成原理分解与氧化阶段（分解与氧化阶段（分解与氧化阶段（分解与氧化阶段（300950300950）石英的晶型转变：石英的晶型转变：石英的晶型转变：石英的晶型转变：573573时时时时，-SiO-SiO2 2-SiOSiO2 2，体体体体 积积积积 膨膨膨膨 胀胀胀胀0.82%0.82%。在在在在K K K K2 2OOAlAlAlAl2 2OO3 3SiOSiO
42、2 2三三三三元元元元系系系系统统统统中中中中，985985时时时时出出出出现现现现共共共共熔熔熔熔物物物物，由由由由于于于于杂杂杂杂质质质质的的的的存存存存在在在在，该该该该共共共共熔熔熔熔点点点点的的的的温温温温度度度度较较较较相相相相图图图图所所所所示示示示温温温温度度度度约约约约低低低低6060以以以以上上上上，即即即即900900左左左左右右右右时时时时将将将将在在在在长长长长石石石石与与与与石石石石英英英英，长长长长石石石石和和和和被被被被分分分分解解解解后后后后的的的的粘粘粘粘土颗粒的接触部位出现熔滴土颗粒的接触部位出现熔滴土颗粒的接触部位出现熔滴土颗粒的接触部位出现熔滴。烧成原
43、理分解与氧化阶段（分解与氧化阶段（分解与氧化阶段（分解与氧化阶段（300950300950）物理化学变化小结物理化学变化小结物理化学变化小结物理化学变化小结300-500300-500为受热膨胀；为受热膨胀；为受热膨胀；为受热膨胀；500-600500-600，高高高高龄龄龄龄土土土土多多多多的的的的收收收收缩缩缩缩大大大大，伊伊伊伊利利利利石或石英多的则呈膨胀。石或石英多的则呈膨胀。石或石英多的则呈膨胀。石或石英多的则呈膨胀。650-850650-850，膨膨膨膨胀胀胀胀收收收收缩缩缩缩不不不不明明明明显显显显，粘粘粘粘土土土土收收收收缩缩缩缩较较较较大大大大，高高高高温温温温型型型型石石石
44、石英英英英负负负负膨膨膨膨胀胀胀胀，长长长长石石石石有有有有较较较较大大大大膨膨膨膨胀胀胀胀，故长石多粘土少的坯体显示平缓膨胀。故长石多粘土少的坯体显示平缓膨胀。故长石多粘土少的坯体显示平缓膨胀。故长石多粘土少的坯体显示平缓膨胀。850-900850-900，长长长长石石石石显显显显著著著著膨膨膨膨胀胀胀胀，粘粘粘粘土土土土收收收收缩缩缩缩相相相相对对对对平平平平缓缓缓缓，总总总总膨膨膨膨胀胀胀胀较较较较小小小小。此此此此阶阶阶阶段段段段危危危危险险险险性性性性不不不不大大大大，可以进行快速升温。但受窑炉类型制约。可以进行快速升温。但受窑炉类型制约。可以进行快速升温。但受窑炉类型制约。可以进行
45、快速升温。但受窑炉类型制约。烧成原理高温阶段（高温阶段（高温阶段（高温阶段（950950烧成温度烧成温度烧成温度烧成温度）n n氧化保温期（9501050）n n还原期（10501180）n n弱还原期（1180止火温度）烧成原理高温阶段（高温阶段（高温阶段（高温阶段（950950烧成温度烧成温度烧成温度烧成温度）氧化保温期的主要反应氧化保温期的主要反应n n继续氧化分解反应并排除结构水继续氧化分解反应并排除结构水；n n偏高岭石转化为铝硅尖晶石和无定型偏高岭石转化为铝硅尖晶石和无定型SiOSiO；n n液相开始出现，并开始熔融石英；液相开始出现，并开始熔融石英；n n在在液液相相存存在在下下
46、，无无定定形形石石英英和和部部分分石石英英晶晶体体转化为方石英转化为方石英 。烧成原理高温阶段（高温阶段（高温阶段（高温阶段（950950烧成温度烧成温度烧成温度烧成温度）还还还还原原原原期期期期的的的的起起起起始始始始温温温温度度度度一一一一般般般般比比比比釉釉釉釉的的的的软软软软化化化化温温温温度度度度低低低低150150左左左左右右右右，使使使使气气气气体体体体在在在在釉釉釉釉面面面面气气气气孔孔孔孔未未未未被被被被封封封封闭闭闭闭前前前前排排排排出出出出。升升升升温温温温速速速速度度度度平平平平缓缓缓缓(30-35(30-35/小小小小时时时时)，使使使使分分分分解解解解反反反反应应应
47、应充充充充分分分分进进进进行行行行。烟烟烟烟气气气气中中中中控控控控制制制制CO(0CO(04)%4)%，游游游游离离离离OO2 2(0(01)%1)%。釉釉釉釉面面面面封封封封闭闭闭闭时时时时作作作作为为为为还还还还原原原原结结结结束束束束温温温温度。度。度。度。烧成原理高温阶段（高温阶段（高温阶段（高温阶段（950950烧成温度烧成温度烧成温度烧成温度）由由由由于于于于液液液液相相相相的的的的粘粘粘粘滞滞滞滞流流流流动动动动和和和和表表表表面面面面张张张张力力力力的的的的拉拉拉拉紧紧紧紧作作作作用用用用，填填填填充充充充坯坯坯坯内内内内孔孔孔孔隙隙隙隙，促促促促进进进进晶晶晶晶粒粒粒粒重重
48、重重新新新新排排排排列列列列，颗颗颗颗粒粒粒粒互互互互相相相相靠靠靠靠拢拢拢拢，坯坯坯坯体体体体显显显显著著著著收收收收缩缩缩缩致致致致密密密密，气气气气孔孔孔孔率率率率降降降降低低低低，气孔数目减少。形状变圆，坯体强度显著提高。气孔数目减少。形状变圆，坯体强度显著提高。气孔数目减少。形状变圆，坯体强度显著提高。气孔数目减少。形状变圆，坯体强度显著提高。烧成原理高温阶段（高温阶段（高温阶段（高温阶段（950950烧成温度烧成温度烧成温度烧成温度）还原期主要反应还原期主要反应还原期主要反应还原期主要反应n n由铝硅尖晶石形成一次莫来石和方石英由铝硅尖晶石形成一次莫来石和方石英 n n硫酸盐的分解
49、和高价铁的还原与分解硫酸盐的分解和高价铁的还原与分解 n n液相的大量生成液相的大量生成 n n二次莫来石的形成二次莫来石的形成问问题题：何何为为“一一次次莫莫来来石石”与与“二二次次莫莫来来石石”？烧成原理高温阶段（高温阶段（高温阶段（高温阶段（950950烧成温度烧成温度烧成温度烧成温度）何为“一次莫来石”与“二次莫来石”？一次莫来石：由高岭石分解经固相反应形成的粒状及片状莫来石；二次莫来石：由长石熔体形成的针状莫来石。烧成原理高温阶段（高温阶段（高温阶段（高温阶段（950950烧成温度烧成温度烧成温度烧成温度）还还原原烧烧成成操操作作后后要要换换成成中中性性气气氛氛或或弱弱还还原原气气氛
50、氛，这这样样使使沉沉积积的的残残粒粒能能充充分分燃燃烧烧，防防止止釉釉面面污污染染，更更重重要要地地是是使使液液相相继继续续发发展展，促促进进莫莫来来石石晶晶体体进进一一步步长长大大，由由于于中中性性气气氛氛很很难难控控制制，为为了了防防止止铁铁的的氧氧化化使使瓷瓷器器发发黄黄，更更不不希希望望出出现现氧化气氛，所以大多采用弱还原气氛。氧化气氛，所以大多采用弱还原气氛。烧成原理高温阶段（高温阶段（高温阶段（高温阶段（950950烧成温度烧成温度烧成温度烧成温度）n n弱还原期废气组成是：CO2（169）%；O2（0.51）%；CO（13）%。烧成原理高温阶段（高温阶段（高温阶段（高温阶段（95