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1、无机非金属材料工学无机非金属材料工学-陶瓷工艺学陶瓷工艺学关于陶瓷的组成关于陶瓷的组成第一页，本课件共有39页无机非金属材料工学无机非金属材料工学-陶瓷工艺学陶瓷工艺学无机非金属材料工学无机非金属材料工学-陶瓷工艺学陶瓷工艺学2 21 1、玻璃相：、玻璃相：、玻璃相：、玻璃相：一、陶瓷显微结构相组成一、陶瓷显微结构相组成2 2、莫来石：、莫来石：、莫来石：、莫来石：形成瓷坯骨架的主要成分。形成瓷坯骨架的主要成分。形成瓷坯骨架的主要成分。形成瓷坯骨架的主要成分。3 3、残余石英：、残余石英：、残余石英：、残余石英：与莫来石晶体一起构成瓷坯骨架与莫来石晶体一起构成瓷坯骨架与莫来石晶体一起构成瓷坯骨
2、架与莫来石晶体一起构成瓷坯骨架 ，提高制品的，提高制品的，提高制品的，提高制品的 强度和稳定性。强度和稳定性。强度和稳定性。强度和稳定性。4 4、气孔：、气孔：、气孔：、气孔：瓷坯显微结构中的气相成分，是烧成时坯内气体没有瓷坯显微结构中的气相成分，是烧成时坯内气体没有瓷坯显微结构中的气相成分，是烧成时坯内气体没有瓷坯显微结构中的气相成分，是烧成时坯内气体没有 完全排净而残留在瓷胎之内。完全排净而残留在瓷胎之内。完全排净而残留在瓷胎之内。完全排净而残留在瓷胎之内。显显 微微 结结 构：构：显微镜下观察到陶显微镜下观察到陶显微镜下观察到陶显微镜下观察到陶瓷相组成的种类、形状、大小、瓷相组成的种类、
3、形状、大小、瓷相组成的种类、形状、大小、瓷相组成的种类、形状、大小、数量、数量、数量、数量、分布及取向，各种杂质与显微缺陷的存分布及取向，各种杂质与显微缺陷的存分布及取向，各种杂质与显微缺陷的存分布及取向，各种杂质与显微缺陷的存在形式、分布及晶界特征。在形式、分布及晶界特征。在形式、分布及晶界特征。在形式、分布及晶界特征。第二页，本课件共有39页无机非金属材料工学无机非金属材料工学-陶瓷工艺学陶瓷工艺学无机非金属材料工学无机非金属材料工学-陶瓷工艺学陶瓷工艺学3 3二、陶瓷原料二、陶瓷原料n n可塑性原料：可塑性原料：可塑性原料：可塑性原料：粘土矿物。既有粘土矿物。既有粘土矿物。既有粘土矿物。
4、既有加工所需的可塑性加工所需的可塑性加工所需的可塑性加工所需的可塑性，也能在，也能在，也能在，也能在 烧成后烧成后烧成后烧成后形成结构晶相形成结构晶相形成结构晶相形成结构晶相的原料的原料的原料的原料n n石英类原料：石英类原料：石英类原料：石英类原料：非可塑性的硅、铝氧化物及含氧盐。如石非可塑性的硅、铝氧化物及含氧盐。如石非可塑性的硅、铝氧化物及含氧盐。如石非可塑性的硅、铝氧化物及含氧盐。如石英、蛋白石。可降低粘土的塑性英、蛋白石。可降低粘土的塑性英、蛋白石。可降低粘土的塑性英、蛋白石。可降低粘土的塑性,减少坯体的收缩减少坯体的收缩减少坯体的收缩减少坯体的收缩,防止高温变防止高温变防止高温变防
5、止高温变形。既是形。既是形。既是形。既是非可塑性原料非可塑性原料非可塑性原料非可塑性原料，同时也是，同时也是，同时也是，同时也是能生成晶相的料能生成晶相的料能生成晶相的料能生成晶相的料；n n熔剂性原料：熔剂性原料：熔剂性原料：熔剂性原料：也具有也具有也具有也具有非可塑性质非可塑性质非可塑性质非可塑性质。包括碱金属、碱土金属包括碱金属、碱土金属包括碱金属、碱土金属包括碱金属、碱土金属氧化物及含氧盐。如长石、石灰石等。氧化物及含氧盐。如长石、石灰石等。氧化物及含氧盐。如长石、石灰石等。氧化物及含氧盐。如长石、石灰石等。n n功能性原料：功能性原料：功能性原料：功能性原料：其他辅助原料。如氧化锌、
6、色料等。其他辅助原料。如氧化锌、色料等。其他辅助原料。如氧化锌、色料等。其他辅助原料。如氧化锌、色料等。第三页，本课件共有39页无机非金属材料工学无机非金属材料工学-陶瓷工艺学陶瓷工艺学4 4（一）粘土的成因与产状（一）粘土的成因与产状 粘土（粘土（clay）是一种颜色多样、细分散的多种含水铝硅酸盐矿物的混合体，）是一种颜色多样、细分散的多种含水铝硅酸盐矿物的混合体，其矿物粒径一般小于其矿物粒径一般小于2 m，主要由粘土矿物以及其它一些杂质矿物组成。，主要由粘土矿物以及其它一些杂质矿物组成。粘土的成因：1.风化残积型：风化残积型：指深成的岩浆岩（如花岗岩、伟晶岩、长英岩等）在原地指深成的岩浆岩
7、（如花岗岩、伟晶岩、长英岩等）在原地2.风化后即残留在原地，多成为优质高岭土的主要矿床类型。风化后即残留在原地，多成为优质高岭土的主要矿床类型。3.4.风化型粘土矿床主要分布风化型粘土矿床主要分布在我国南方在我国南方(如景德镇高岭村、晋江白安、潮州如景德镇高岭村、晋江白安、潮州5.飞天燕等地），一般称为一次粘土（也称为残留粘土或原生粘土）。飞天燕等地），一般称为一次粘土（也称为残留粘土或原生粘土）。一、粘土矿物原料一、粘土矿物原料第四页，本课件共有39页无机非金属材料工学无机非金属材料工学-陶瓷工艺学陶瓷工艺学5 52.热液蚀变型：热液蚀变型：高温岩浆冷凝结晶后，残余岩浆中含有大量的挥发分及水
8、，温度进一高温岩浆冷凝结晶后，残余岩浆中含有大量的挥发分及水，温度进一步降低时，水分则以液态存在，但其中溶有大量其它化合物。当这种热液（水）作用于步降低时，水分则以液态存在，但其中溶有大量其它化合物。当这种热液（水）作用于母岩时，会形成粘土矿床，这就称为热液蚀变型粘土矿，如苏州阳山、衡阳界牌土。母岩时，会形成粘土矿床，这就称为热液蚀变型粘土矿，如苏州阳山、衡阳界牌土。3.沉积型粘土矿床：沉积型粘土矿床：是指风化了的粘土矿物借雨水或风力的搬运作用搬离原母是指风化了的粘土矿物借雨水或风力的搬运作用搬离原母岩后，在低洼的地方沉积而成的矿床，称为二次粘土（也称沉积粘土或次生粘土）岩后，在低洼的地方沉积
9、而成的矿床，称为二次粘土（也称沉积粘土或次生粘土），如南安康垅，清远源潭。，如南安康垅，清远源潭。粘土的种类不同，物理化学性能也各不相同。粘土可呈白、灰、黄、红、粘土的种类不同，物理化学性能也各不相同。粘土可呈白、灰、黄、红、黑等各种颜色。有的粘土疏松柔软且可在水中自然分散，有的粘土则呈致密黑等各种颜色。有的粘土疏松柔软且可在水中自然分散，有的粘土则呈致密坚硬的块状。坚硬的块状。第五页，本课件共有39页无机非金属材料工学无机非金属材料工学-陶瓷工艺学陶瓷工艺学6 6 （二）粘土的组成（二）粘土的组成 粘土的性能取决于粘土的组成，包括粘土的粘土的性能取决于粘土的组成，包括粘土的矿物组成矿物组成、
10、化学化学组成组成和和颗粒组成颗粒组成。其中，矿物组成是基本因素。其中，矿物组成是基本因素。1、粘土的化学组成 主要化学成分为主要化学成分为SiOSiO2 2、A1A12 2O O3 3和结晶水（和结晶水（H H2 2O O）。）。含有少量的碱金属氧化物含有少量的碱金属氧化物K K2 2O O、NaNa2 2O O，碱土金属氧化物，碱土金属氧化物CaOCaO、MgOMgO，以及着色氧化物，以及着色氧化物FeFe2 2O O3 3、TiOTiO2 2等。等。风化残积型粘土矿床一般风化残积型粘土矿床一般SiO2 2含量高，而含量高，而A12 2O3 3含量低。含量低。第六页，本课件共有39页无机非金
11、属材料工学无机非金属材料工学-陶瓷工艺学陶瓷工艺学7 7 化学组成对粘土性能的影响化学组成对粘土性能的影响（1 1）SiOSiO2 2 2 2：若以石英状态存在的若以石英状态存在的SiO2 2多时，粘土可塑性降低，但是干多时，粘土可塑性降低，但是干 燥后燥后烧成收缩小。烧成收缩小。（2 2）AlAl2 2 2 2OO3 3 3 3：含量多，耐火度增高，难烧结。含量多，耐火度增高，难烧结。（3 3）FeFe2 2 2 2OO3 3 3 31 1 ，TiOTiO2 2 2 2 0.50.5 ：瓷制品呈白色，含量过高，颜色变深，还影响瓷制品呈白色，含量过高，颜色变深，还影响电绝缘性。电绝缘性。（4
12、4）CaOCaO、MgOMgO、K K2 2OO、NaNa2 2 2 2OO：降低烧结温度，缩小烧结范围。降低烧结温度，缩小烧结范围。（5 5）HH2 2 2 2OO、有机质：、有机质：、有机质：、有机质：可提高可塑性，但收缩大可提高可塑性，但收缩大。第七页，本课件共有39页无机非金属材料工学无机非金属材料工学-陶瓷工艺学陶瓷工艺学无机非金属材料工学无机非金属材料工学-陶瓷工艺学陶瓷工艺学8 82、粘土的矿物组成粘土的矿物组成 粘土很少由单一矿物组成，而是多种微细矿物的混合体。因此，粘土所含各粘土很少由单一矿物组成，而是多种微细矿物的混合体。因此，粘土所含各种微细矿物的种类和数量是决定其工艺性
13、能的主要因素。种微细矿物的种类和数量是决定其工艺性能的主要因素。粘土矿物主要为高岭石类（包括高岭石、多水高岭石等）、蒙脱石类（包括蒙脱粘土矿物主要为高岭石类（包括高岭石、多水高岭石等）、蒙脱石类（包括蒙脱石、叶蜡石等）和伊利石类（也称水云母）等等。石、叶蜡石等）和伊利石类（也称水云母）等等。高岭石叶腊石伊利石第八页，本课件共有39页无机非金属材料工学无机非金属材料工学-陶瓷工艺学陶瓷工艺学9 9a高岭石类（高岭石类（Kaolinite）高岭石族矿物包括高岭石、地开石、珍珠陶土和多水高岭石等。高岭石是高岭石族矿物包括高岭石、地开石、珍珠陶土和多水高岭石等。高岭石是粘土中常见的粘土矿物，主要由高岭
14、石组成的粘土称为粘土中常见的粘土矿物，主要由高岭石组成的粘土称为高岭土高岭土。b蒙脱石类蒙脱石类 蒙脱石（蒙脱石（Montmorillonite）也是一种常见的粘土矿物，以蒙脱石为主要）也是一种常见的粘土矿物，以蒙脱石为主要组成矿物的粘土称为组成矿物的粘土称为膨润土（膨润土（bentonite），），一般呈白色、灰白色、粉红色或淡一般呈白色、灰白色、粉红色或淡黄色，被杂质污染时呈现其它颜色。黄色，被杂质污染时呈现其它颜色。c 伊利石类伊利石类 伊利石是白云母经强烈的化学风化作用而转变为蒙脱石或高岭石过程中的伊利石是白云母经强烈的化学风化作用而转变为蒙脱石或高岭石过程中的中间产物。中间产物。组成
15、成分与白云母相似组成成分与白云母相似，但比正常的白云母但比正常的白云母多多SiOSiO2 2和和H H2 2O O而少而少K K2 2O O。与与高岭石比较，伊利石高岭石比较，伊利石含含K K2 2O O较多而含较多而含H H2 2O O较少较少。第九页，本课件共有39页无机非金属材料工学无机非金属材料工学-陶瓷工艺学陶瓷工艺学10103、颗粒组成颗粒组成：粘土中含有的不同大小颗粒的体积百分比含量。颗粒组成：粘土中含有的不同大小颗粒的体积百分比含量。），急剧降低），急剧降低），急剧降低），急剧降低烧成温度，烧成温度，烧成温度，烧成温度，热稳定性大大降低，一般控制含量在以热稳定性大大降低，一般控
16、制含量在以热稳定性大大降低，一般控制含量在以热稳定性大大降低，一般控制含量在以下。可提高白度。下。可提高白度。下。可提高白度。下。可提高白度。第三十二页，本课件共有39页无机非金属材料工学无机非金属材料工学-陶瓷工艺学陶瓷工艺学无机非金属材料工学无机非金属材料工学-陶瓷工艺学陶瓷工艺学33334、CaO、MgOl l碱土金属氧化物，一般含量较少，不特别加入。碱土金属氧化物，一般含量较少，不特别加入。碱土金属氧化物，一般含量较少，不特别加入。碱土金属氧化物，一般含量较少，不特别加入。l l少量时，和碱金属氧化物共同起助熔作用。少量时，和碱金属氧化物共同起助熔作用。少量时，和碱金属氧化物共同起助熔
17、作用。少量时，和碱金属氧化物共同起助熔作用。l l引入可提高热稳定性和力学强度，提高白度和透明引入可提高热稳定性和力学强度，提高白度和透明引入可提高热稳定性和力学强度，提高白度和透明引入可提高热稳定性和力学强度，提高白度和透明度，改进色调，减弱铁、钛氧化物的不良着色影响。度，改进色调，减弱铁、钛氧化物的不良着色影响。度，改进色调，减弱铁、钛氧化物的不良着色影响。度，改进色调，减弱铁、钛氧化物的不良着色影响。第三十三页，本课件共有39页无机非金属材料工学无机非金属材料工学-陶瓷工艺学陶瓷工艺学无机非金属材料工学无机非金属材料工学-陶瓷工艺学陶瓷工艺学34345、Fe2O3、TiO2l l来自粘土
18、、长石等中的杂质，含量较微。来自粘土、长石等中的杂质，含量较微。l l有害影响较大，可使瓷被着色成不好的色泽，有害影响较大，可使瓷被着色成不好的色泽，影响其外观品质。影响其外观品质。影响其外观品质。影响其外观品质。第三十四页，本课件共有39页无机非金属材料工学无机非金属材料工学-陶瓷工艺学陶瓷工艺学无机非金属材料工学无机非金属材料工学-陶瓷工艺学陶瓷工艺学35351、玻璃相：、玻璃相：来源：来源：来源：来源：由坯料中的熔剂组份熔融及其与石英、粘土等组份在由坯料中的熔剂组份熔融及其与石英、粘土等组份在由坯料中的熔剂组份熔融及其与石英、粘土等组份在由坯料中的熔剂组份熔融及其与石英、粘土等组份在 一
19、定温度下共熔，然后在冷却中凝结而成。一定温度下共熔，然后在冷却中凝结而成。一定温度下共熔，然后在冷却中凝结而成。一定温度下共熔，然后在冷却中凝结而成。n n玻璃相在瓷坯形成中的作用：玻璃相在瓷坯形成中的作用：玻璃相在瓷坯形成中的作用：玻璃相在瓷坯形成中的作用：填满烧成过程中所产生的空隙，获得烧结致密的胎填满烧成过程中所产生的空隙，获得烧结致密的胎填满烧成过程中所产生的空隙，获得烧结致密的胎填满烧成过程中所产生的空隙，获得烧结致密的胎体。溶解石英和高岭土的分解产物，促进莫来石晶体的成长。体。溶解石英和高岭土的分解产物，促进莫来石晶体的成长。体。溶解石英和高岭土的分解产物，促进莫来石晶体的成长。体
20、。溶解石英和高岭土的分解产物，促进莫来石晶体的成长。三、陶瓷显微结构相组成来源三、陶瓷显微结构相组成来源2、莫来石：、莫来石：、莫来石：、莫来石：形成瓷坯骨架的主要成分。形成瓷坯骨架的主要成分。形成瓷坯骨架的主要成分。形成瓷坯骨架的主要成分。n n来源：来源：来源：来源：一部分是高岭土矿物烧成过程中分解生成的新相；一部分是高岭土矿物烧成过程中分解生成的新相；一部分是高岭土矿物烧成过程中分解生成的新相；一部分是高岭土矿物烧成过程中分解生成的新相；另一部分是在长石玻璃中析出的针状莫来石晶体。另一部分是在长石玻璃中析出的针状莫来石晶体。另一部分是在长石玻璃中析出的针状莫来石晶体。另一部分是在长石玻璃
21、中析出的针状莫来石晶体。第三十五页，本课件共有39页无机非金属材料工学无机非金属材料工学-陶瓷工艺学陶瓷工艺学无机非金属材料工学无机非金属材料工学-陶瓷工艺学陶瓷工艺学36361.1.白度：白度：白度：白度：顾名思义是物体表面含白色的程度，其定义为光谱反射比为顾名思义是物体表面含白色的程度，其定义为光谱反射比为顾名思义是物体表面含白色的程度，其定义为光谱反射比为顾名思义是物体表面含白色的程度，其定义为光谱反射比为100%100%的理想表面的白度为的理想表面的白度为的理想表面的白度为的理想表面的白度为100100度，光谱反射比为零的绝对黑表面度，光谱反射比为零的绝对黑表面度，光谱反射比为零的绝对
22、黑表面度，光谱反射比为零的绝对黑表面的白度为零度。反映了入射光在釉面上的的白度为零度。反映了入射光在釉面上的的白度为零度。反映了入射光在釉面上的的白度为零度。反映了入射光在釉面上的漫反射光漫反射光漫反射光漫反射光的强弱。的强弱。的强弱。的强弱。2.2.光泽度：光泽度：光泽度：光泽度：反映了物体受光照射时表面反射光的能力。即反映了物体受光照射时表面反射光的能力。即反映了物体受光照射时表面反射光的能力。即反映了物体受光照射时表面反射光的能力。即釉面上镜釉面上镜釉面上镜釉面上镜面反射光面反射光面反射光面反射光的强弱。材料表面愈光滑，则光泽度愈高的强弱。材料表面愈光滑，则光泽度愈高的强弱。材料表面愈光
23、滑，则光泽度愈高的强弱。材料表面愈光滑，则光泽度愈高 。3.3.透光度：透光度：透光度：透光度：反映釉面与胎体对入射光的透过能力。反映釉面与胎体对入射光的透过能力。反映釉面与胎体对入射光的透过能力。反映釉面与胎体对入射光的透过能力。四、陶四、陶 瓷瓷 性性 质质第三十六页，本课件共有39页无机非金属材料工学无机非金属材料工学-陶瓷工艺学陶瓷工艺学无机非金属材料工学无机非金属材料工学-陶瓷工艺学陶瓷工艺学37374.4.机械强度机械强度机械强度机械强度5.5.热稳定性热稳定性6.6.化学稳定性化学稳定性7.7.吸湿膨胀性：吸湿膨胀性：吸湿膨胀性：吸湿膨胀性：8.8.多孔材料暴露在空气中或水中洗涤
24、时，材多孔材料暴露在空气中或水中洗涤时，材料吸收水分而引起坯体膨胀的性质。料吸收水分而引起坯体膨胀的性质。第三十七页，本课件共有39页无机非金属材料工学无机非金属材料工学-陶瓷工艺学陶瓷工艺学无机非金属材料工学无机非金属材料工学-陶瓷工艺学陶瓷工艺学3838五、陶瓷性质的影响因素五、陶瓷性质的影响因素本征物理量：1.如热膨胀系数、电阻率、弹性模等；如热膨胀系数、电阻率、弹性模等；如热膨胀系数、电阻率、弹性模等；如热膨胀系数、电阻率、弹性模等；2.2.陶瓷材料键型、陶瓷中原子或分子排列方式等。陶瓷材料键型、陶瓷中原子或分子排列方式等。陶瓷材料键型、陶瓷中原子或分子排列方式等。陶瓷材料键型、陶瓷中原子或分子排列方式等。化学组成化学组成显微结构显微结构材料性能材料性能工艺过程工艺过程本征性能本征性能第三十八页，本课件共有39页无机非金属材料工学无机非金属材料工学-陶瓷工艺学陶瓷工艺学无机非金属材料工学无机非金属材料工学-陶瓷工艺学陶瓷工艺学02.03.202302.03.2023感感谢谢大大家家观观看看第三十九页，本课件共有39页