《陶瓷烧成》word版

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1、（四）生料成球生料成球(rawmealnodule)质量是保证立窑煅烧极其重要的环节。成球质量好、粒度均匀、大小适宜，才能使窑内通风均匀，煅烧良好，从而保证熟料质量，提高窑的产量，降低消耗。生料成球质量，首先决定于原料质量，特别是粘土性能及生料细度。生料细度细时，由于细颗粒生料和水结合较强，料球坚实，强度较大。其次，生料球大小应适宜，粒度要均匀，有足够的孔隙率，这样既可降低阻力损失，又易于使料球烧透，缩短反应时间，提高煅烧速度。成球水分与料球大小及强度有密切关系。用水量多，球径增大；水分过少，物料润湿不充分，形成大量小球，既影响料层透气性，又易炸

2、裂。通常对生料球有如下要求：（1）粒度：8～15mm，球径大小要均匀；（2）料球含水分：12%～15%；（3）料球强度：从1m高处掉下不破裂；（4）料球孔隙率：30%～35%。近年来开发推广的“预加水成球”，能显著改善成球质量，提高料层的透气性、通风的均匀性和料球强度，是提高立窑产量、质量，降低消耗的一项新的技术措施。第三节陶瓷的烧成一、烧成的动力机制及方法从热力学观点来看，烧成(firing)是系统总能量减少的过程。与块状物料相比，粉末有很大的比表面积，表面原子具有比内部原子高得多的能量。同时，粉末粒子在制造过程中，内部也存在各种晶格缺陷。因此

3、，粉体具有比块料高得多的能量。任何体系都有向最低能量状态转变的趋势，这就是烧成过程的动力。即粉料坯块转变为烧成制品是系统由介稳状态向稳定状态转变的过程。但烧成一般不能自动进行，因为它本身具有的能量难以克服能垒，必须加高到一定的温度才能进行。烧成是一个复杂的物理、化学变化过程。比如特种陶瓷的烧成，有人认为其烧成机制可归纳为：①粘性流动；②蒸发与凝聚；③体积扩散；④表面扩散；⑤晶界扩散；⑥塑性流动等。实践说明用任何一种机制去解释某一具体烧成过程都是困难的，烧成是一个复杂的过程，是多种机制作用的结果。烧成大批量的普通陶瓷一般是在隧道窑、辊道窑或梭式窑等

4、窑炉中进行的。采用的是氧化或还原气氛。特种陶瓷的烧成是在各种电炉（如管式炉、立式炉、箱式炉、电阻炉、感应炉、碳管炉等）中进行的，可用保护气体（如氢、氩、氮气等），也可在真空或空气中进行烧成。如果侧重考虑高温下粉料填充空隙的过程，烧成又常称为烧结(sintering)，这里介绍几种常见的烧成或烧结方法。178（一）热致密化方法(heatdensification)热致密化方法包括热压、热等静压烧结等。热挤压、热锻造等也属于热致密化方法，但陶瓷生产中较少使用。热致密化方法价格昂贵、生产率低，但对于一些性能要求高又十分难烧结的陶瓷却是最常用的方法。因为

5、这种方法在高温下施压，有利于粘性和塑性流动，从而有利于致密化，可以获得几乎无孔隙的制品。（二）反应烧结(reactionsintering)目前反应烧结仅限于少量几个体系，如反应烧结氮化硅（Si3N4）、氮氧化硅（Si2ON2）和碳化硅（SiC）等。反应烧结Si3N4是将多孔硅压坯，在1400℃左右与烧结气氛N2发生作用而形成Si3N4。由于是放热反应，所以正确控制反应速度是十分重要的。如果反应温度过高，将会使坯块局部温度超过硅的熔点。这样，一方面将阻碍反应的进一步进行，另一方面使已反应的物料形成粗大的晶粒。随着反应的进行，氮气扩散愈来愈困难，所

6、以反应很难彻底，产品相对密度较低，一般只能达到90%左右。反应烧结的特点是坯块在烧结过程中尺寸基本不变，可制得尺寸精确的制品，同时，工艺简单、经济，适于大批量生产。缺点是材料力学性能不高，这是由于密度较低所造成的。（三）液相烧结(liquidphasesintering)通过完全的固相扩散对多数陶瓷物料来说是很难获得致密产品的，所以往往需引入某些添加剂，形成玻璃相和其他液相。由于粒子在液相中的重排和粘性流动的作用，可获得致密产品并降低烧结温度。如果液相在整个烧结过程中存在，通称为液相烧结。如果液相只在烧结开始阶段存在，随后逐步消失，则称为瞬时液相

7、烧结。液相烧结不仅仅可以降低烧结温度，提高烧结坯密度，而且，有时玻璃相本身就是陶瓷材料的重要组成部分。例如在ZnO压敏陶瓷中，ZnO颗粒之间的连续玻璃晶界相，具有高的电阻率，形成粒间的高能垒，它与主晶相ZnO共存构成压敏电阻器。（四）高温自蔓延烧结(self-propagatinghigh-temperaturesynthesis)这一技术简称SHS技术，其实质是利用燃烧反应所产生的热量进行烧结和致密化。烧结可以在大气、真空和高压容器中进行。产品的孔隙度一般为5%~70%。制得的多孔陶瓷强度高。例如，孔隙度55%的TiC制品抗压强度达100~12

8、0MPa，这一强度远远高于粉末烧结法制得的相应产品的强度。已发展了多种获得全致密制品的SHS技术。最有代表性的技术是在特殊压力容器内控制