第九章 烧成与窑具.ppt

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1、陶瓷工艺学陶瓷工艺学ProcessesofCeramicsandRefractory安徽工业大学材料科学与工程学院要目8.1坯体在烧成过程中的物理化学变化8.2烧成制度8.3快速烧成8.4装钵装窑8.5窑具习题第九章烧成与窑具烧成：通过高温处理，使坯体发生一系列物理化学变化，形成预期的矿物组成和显微结构，从而达到固定外形并获得所要求性能的工序。烧成温度：为了达到产品的性能要求，应该烧到的最高温度。烧结温度：材料加热过程达到气孔率最小、密度最大时的温度。瓷质：长石质、绢云母质、滑石质、骨质瓷、高铝质……按照变化特点大致可分为四个阶段瓷器（1）低温阶段——常温～

2、300℃（2）氧化分解阶段——300～950℃（3）高温阶段——950℃～烧成温度（4）冷却阶段——烧成温度～室温§8.1坯体加热过程中的物理化学变化一、低温阶段（常温～300℃）排除干燥剩余水分和吸附水，基本不收缩，强度变化很小；基本无化学变化。此阶段加热时间的长短，主要取决于坯体的入窑水分、厚薄及装烧方法等。快烧工艺中，需严格控制坯体的入窑水分，要求越低越好，尤其是大件厚壁制品以及多件重叠装烧。水分控制：日用陶瓷和卫生陶瓷2％以下；墙地砖类1％以下二、氧化分解阶段（300～950℃）化学变化：（1）粘土和其它含水矿物排除结构水Al2O3·2SiO2·2H

3、2O→Al2O3·2SiO2+2H2O↑（500～700℃）3MgO·4SiO2·H2O→3(MgO·SiO2)+SiO2+H2O↑(900℃)（2）碳酸盐的分解CaCO3→CaO+CO2↑(850~1050℃)MgCO3→MgO+CO2↑(730~950℃)（3）碳素和有机物的氧化有机物+O2→CO2↑+H2O↑(350℃以上)C+O2→CO2↑(600℃以上)（5）晶型转变-石英→-石英573℃-石英→-方石英870℃（4）硫化物及硫酸盐的氧化分解FeS2+O2→Fe2O3+SO2↑（350～800℃）Fe2(SO3)3→Fe2O3+SO2↑（5

4、60～770℃）粘土夹杂的硫化铁矿物十分有害，控制不当易使制品起泡，又影响制品外观颜色。物理变化：（1）重量减轻，气孔率提高，有一定的收缩；（2）有少量液相产生，后期强度有一定提高。三、高温阶段（950℃～烧成温度）化学变化：（一）氧化范围内1050℃以前继续氧化分解反应在950～1050℃之间采用低速升温或保温操作，加强烟气流通，提高氧化气氛浓度，从而使坯体中的碳素、有机物、硫化物等充分氧化，碳酸盐进一步分解，残余结构水完全排除。（二）强还原阶段硫酸盐的分解与高价铁的还原MgSO4→MgO+SO3↑900℃以上CaSO4→CaO+SO3↑1250-1370

5、℃Na2SO4→Na2O+SO3↑1200-1370℃还原焰下1080～1100℃Fe2O3+CO→FeO+CO2↑1000～1100℃还原焰（三）弱还原阶段形成大量液相和莫来石晶体1）一次莫来石的形成2[Al2O3·2SiO2]→2Al2O3·3SiO2(尖晶石)+SiO23（2Al2O3·3SiO2）→2（3Al2O3·2SiO2）（莫来石）＋5SiO2一次莫来石：高岭石分解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。（4）新相的重结晶和坯体的烧结细小二次莫来石晶体溶解后向大晶粒（溶解度小）沉积使其重结晶长大；同时液相在表面张力作用下拉

6、近固相并填充气孔，使坯体成为多相有机结合的致密烧结体。液相对坯体成瓷的作用：1）促进晶体的生长：液相不断溶解小晶粒，并从液相中析出新的比较稳定的结晶相；2）致密化作用：液体的粘滞流动和表面张力的拉紧作用，使其填充坯体空隙，使晶粒重排、靠拢，彼此粘结成为整体。物理变化：由于液相的粘滞流动使坯中孔隙得以填充，以及莫来石晶体的析出和长大，使坯中气孔率急剧降低，坯体显著收缩，强度及硬度增大，坯体颜色趋白，光泽感增强，薄坯制品渐具半透明性。气孔率降低，坯体收缩较大，强度提高，颜色变化。四、冷却阶段（1）液体逐渐凝固成玻璃体；（2）二次莫来石长大；（3）残余石英晶型转变

7、。瓷坯冷却前后的变化图1.石英2.液相（玻璃相）3.二次莫来石4.粘土残骸及一次莫来石烧成过程示意图图瓷坯烧至950℃左右的组织结构示意图1-石英；2-长石；3-熔滴；4-粘土矿物图瓷坯烧至1000℃后的组织结构示意图图一次和二次莫来石形成示意图1-石英；2-长石熔体；3-二次莫来石；4-高岭石图冷却时二次莫来石在熔体相中的生长示意图8.2烧成设备连续式窑——隧道窑、辊道窑、推板窑间歇式窑——倒焰窑、梭式窑、钟罩窑一、隧道窑二、辊道窑三、推板窑四、倒焰窑五、梭式窑（抽屉窑）一、隧道窑连续式窑炉，外形类似铁路隧道，窑底铺设轨道供窑车运行，沿着窑长方向分为三带：

8、预热带、烧成带、冷却带，且烟气的流动方向与制品的方向