陶瓷思考题

思考题(1)1.简述粘土的化学组成和矿物组成？评价粘土工艺性能的指标有哪些？主要化学成分为SiO2、A12O3和结晶水H2O,含有少量的碱金属氧化物K2O、Na2O、CaO、MgO，以及着色氧化物Fe2O3、TiO2等。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，是一些含水铝硅酸盐矿物。1.可塑性2.结合性3.离子交换性4.触变性5.膨胀性6.收缩性7.烧结性能8.耐火度2.长石在陶瓷工业生产中有何作用？钾长石和钠长石的熔融特性有何不同？长石在陶瓷生产中主要作为熔剂使用：1、高温下形成粘稠的玻璃熔体，降低陶瓷坯体组分的熔化温度，有利于成瓷和降低烧成温度。2、熔融后的长石熔体能熔解部分高岭土分解产物和石英颗粒。促进莫来石晶体的形成和长大，赋予坯体力学强度和化学稳定性。3、长石熔体能填充于各结晶颗粒之间，利于坯体致密。4、在釉料中长石是主要熔剂。5、长石作为瘠性原料，在生坯中还可以缩短坯体干燥时间、减少坯体的干燥收缩变形等。钾长石熔融温度低，范围宽，粘度大，气泡难以排出；随着温升其粘度降低慢，利于烧成控制和防止变形。钠长石的熔融温度低、粘度小，助熔作用更为良好，配合釉料非常合适。利于提高瓷坯的瓷化和半透明性。3.常压下二氧化硅有哪些结晶态？石英在陶瓷生产中的作用是什么？α-石英、β-石英；α-鳞石英、β-鳞石英、γ-鳞石英；α-方石英、β-方石英。①石英是瘠性原料，可对泥料的可塑性起调节作用。②烧成时石英的体积膨胀可部分地抵消坯体的收缩5.简述制定制釉料配方的主要原则。①根据坯体的烧结性质调节釉料的熔融性质，釉料的熔融性质包括釉料的熔融温度、熔融温度范围和釉面性能等三方面的指标。②釉料的膨胀系数与坯体膨胀系数相适应③坯体与釉料的化学组成相适应④釉的弹性模量与坯的弹性模量相匹配⑤合理选用原料8.陶瓷施釉的作用？（1）使坯体对液体和气体具有不透过性，不吸湿、不透气；（2）改善外观质量，增加艺术性，通过施釉，产品表面就变得平滑、光亮。覆盖坯体表面并给人以美的感觉，尤其是颜色釉与艺术釉（结晶釉、砂金釉、无光釉）等更增添了陶瓷制品的艺术价值；（3）防止沾污坯体，即便沾污也很容易用洗涤剂等洗刷干净；（4）在釉下装饰中，釉层还能起到保护画面，使之经久耐用，防止彩料中有毒元素的溶出；（5）具有均匀压缩应力的釉层，从而可以改善陶瓷制品的机械性质、热性能、电性能等。9.烧结的驱动力是什么？总界面能的减少10.陶瓷材料的烧成制度包括哪些？包括温度制度、气氛制度和压力制度。15.原料预烧有什么意义和作用？意义：具有多晶形态的原料，烧结过程引起体积变化；具有特殊结构的原料，影响制坯的成型密度均匀性及烧结收缩的均匀性。所以要进行原料预烧。作用：稳定、控制原料晶型;破坏原有结构，提高烧结结构稳定性；提高原料烧结活性；减少灼减，减少收缩。18.普通陶瓷烧成可以分成几个阶段？各个阶段发生了怎样的物理化学变化？1、低温阶段（室温-300℃）：排除干燥后的残余水。伴随着少量收缩。2、氧化分解阶段（300-950℃）：粘土中的结构水得到排除；碳酸盐分解；有机物、碳素和硫化物氧化；石英晶型转变。高温阶段（950℃-烧成温度）：继续氧化分解反应和排除残余结构水，硫酸盐分解和氧化铁的还原与分解；形成大量液相和莫来石晶相；石英溶解、莫来石重结晶和坯体烧结冷却阶段冷却初期（烧成温度-800℃）：瓷坯中粘滞状态的液相粘度不断增大。慢冷使粘度较小的液相的溶晶、淀析继续，使粗晶，强度降低；；釉层析晶失透；低价铁也可能重新被氧化而使制品发黄。冷却中期（800℃-400℃）：瓷坯中玻璃相逐渐固化，引起结构上的明显变化；其次是残余石英的晶型转变。冷却后期（400℃-常温）：瓷坯中的玻璃相全部固化，瓷坯内部结构定型。19.影响坯料可塑性的因素有哪些？如何影响？影响可塑性的因素有：固体物料的类型和含量、颗粒大小及分布状态、颗粒中离子的种类及分布、液相的类型、溶解盐类的种类和浓度、有机物的含量等。颗粒愈细则比表面积愈大，每个颗粒表面形成水膜所需水分愈多。另外，颗粒愈细则形成的毛细管半径越小，毛细管力越大，可塑性越高。20.确定陶瓷配方应当遵循哪些原则？可塑性：是粘土能够制成各种陶瓷制品的成型基础。结合性：是坯体干燥、修坯、上釉等得以进行的基础。离子交换性：对工艺性能如吸水性、触变性、干燥速度、干燥强度等有影响。触变性：与矿物组成、电解质、含水量、温度有关。膨胀性：1.产品的物理化学性质以及使用性能要求是主要依据。2.可采用经验配方，以节省时间，提高效率3.了解各种原料对产品性能的影响是配料的基础。4.配方应满足生产工艺的要求。5.原料来源丰富、性能稳定、价格低廉。29、粘土类原料有哪些工艺性质？它们各自有什么样的工艺意义？可塑性：是粘土能够制成各种陶瓷制品的成型基础。结合性：粘土能结合非塑性原料形成良好的可塑泥团、有一定强度的能力。是坯体干燥、修坯、上釉等得以进行的基础。决定于粘土矿物的结构。离子交换性：水溶液中，被粘土吸附的离子又可被其它相同电荷的离子所置换，而不影响硅铝酸盐晶体的结构。对工艺性能如吸水性、触变性、干燥速度、干燥强度等有影响。触变性：坯料受到振动或搅拌时，粘度会降低而流动性增加；放置一段时间后，出现变稠和固化现象。与矿物组成、电解质、含水量、温度有关。膨胀性：指粘土吸水后体积增大的现象。有内、外膨胀之分。粘土的矿物组成、离子交换能力、表面结构特性、液体介质的极性等因素均会影响其膨胀性能。收缩：干燥收缩烧成收缩取决于粘土的组成、含水量、吸附离子交换能力及其它工艺性质等。烧结性能：出现液相，液相填充在颗粒间的空隙，表面张力将未熔颗粒进一步拉近，使体积急剧收缩，气孔率下降，密度提高。耐火度：耐火度是材料达到特定软化程度的温度。32、影响干燥过程的因素有哪些？物料的性质和结构；坯体的形状和大小；坯体最初含水量和干燥后的残余水分；干燥介质温度、湿度和流速；干燥介质在干燥器中的温度；31.普通注浆成型过程发生了怎样的物理化学变化？1.注浆时的物理脱水过程毛细管力是泥浆脱水过程的推动力,这种推动力取决于毛细管的半径和水的表面张力.毛细管愈细，水的表面张力愈大，则脱水的动力就愈大.2.注浆时的化学凝聚过程CaSO4和泥浆中的Na-粘土及水玻璃发生离子交换反应：Na-粘土＋CaSO4＋Na2SiO3→Ca-粘土+Na2SO4＋CaSiO3↓石膏起着絮凝剂的作用，促进泥浆絮凝硬化，缩短成坯时间。由于CaSO4的溶解与反应，模型的毛细管增大，表面出现麻点，机械强度下降34、陈腐的机理？1、毛细作用使水分均化，粘土颗粒充分水化和进行离子交换，使粘度下降；硅酸盐矿物水解成粘土物质，使泥料性能均匀，提高可塑性。2、有机物发生变质腐烂，产生的有机酸，提高可塑性。3、脱硫，FeS2分解成H2S；CaSO4分解成CaS，然后与H2O和CO2作用生成CaCO3，放出H2S，使物料、水分均匀。42.写出高岭石、蒙脱石、伊利石、钾长石、钠长石、钙长石、钡长石、叶蜡石、水铝石、滑石、蛇纹石、硅灰石、透辉石、方解石、菱镁矿、白云石、硼砂的化学通式思考题（2）1、陶瓷原料可分为哪三大类？天然矿物原料，化工原料和合成原料43、结合DSC-TG曲线，试述高岭石在烧成过程的物理化学变化？100-110℃：大气吸附水与自由水的排除。110-400℃：其它矿物杂质带入水的排除（如多水高岭土中的部分水）。400-450℃：结构水缓慢排出。450-550℃：结构水快速排出。550-800℃：脱水缓慢下来，到800℃时排水近于停滞。800-1000℃：残余的水排除完毕。高岭石在925℃左右经过放热反应，生成铝硅尖晶石和无定形的二氧化硅：2[Al2O3·2SiO2]→2Al2O3·3SiO2+SiO2在1100℃左右，铝硅尖晶石开始转化为莫来石，非晶态二氧化硅转化为方石英:3(2Al2O3·3SiO2)→2(3Al2O3·2SiO2)+5SiO2在高岭土和长石的二组分混合物中，约在1000℃莫来石开始形成。至1130℃左右，长石几乎全部熔化，长石约在1170℃开始分解，析出白榴石并生成液相。石英和粘土的分解物逐渐溶解，莫来石开始形成。1200℃以后，莫来石的含量已接近理论组成值。2、什么叫粘土？粘土（clay）是多种含水铝硅酸盐矿物的混合体,粘土具有独特的可塑性与结合性，烧结后变得致密坚硬。构成陶瓷生产的工艺基础，赋予陶瓷以成型性能与烧结性能，以及一定的使用性能。5、什么叫粘土的可塑性和结合性？他们在生产中有何实际意义？影响粘土可塑性和结合性有哪些因素？可塑性：粘土粉碎后用适量的水调和、混练后捏成泥团，在一定外力的作用下可以任意改变其形状而不发生开裂，除去外力后，仍能保持受力时的形状的性能。结合性：粘土能结合非塑性原料形成良好的可塑泥团、有一定强度的能力。可塑性是粘土能够制成各种陶瓷制品的成型基础。结合性是坯体干燥、修坯、上釉等得以进行的基础，也是配料调节泥料性质的重要因素。影响可塑性的因素有：固体物料的类型和含量、颗粒大小及分布状态、颗粒中离子的种类及分布、液相的类型、溶解盐类的种类和浓度、有机物的含量等。粘土的结合性决定于粘土矿物的结构。一般说来可塑性强的粘土结合力大，但也有例外11、按坯料含水量不同，可将坯料分为哪几种？他们的含水率各多少？日用陶瓷生产一般采用哪种坯料？可塑坯料(一般含水18%-25%)、注浆坯料(一般含水30%-35%)、压制坯料(一般含水6%-8%)日用陶瓷一般采用可塑料和注浆料。高岭土的加热：100-110℃：大气吸附水与自由水的排除。110-400℃：其它矿物杂质带入水的排除（如多水高岭土中的部分水）。400-450℃：结构水缓慢排出。450-550℃：结构水快速排出。550-800℃：脱水缓慢下来，到800℃时排水近于停滞。800-1000℃：残余的水排除完毕。可塑坯料(一般含水18%-25%)要求：1、良好的可塑性和较高的屈服值。2、在保证成型性能的条件下含水量尽量低；3、坯料中无严重的定向排列。4、坯料的收缩率控制。5、原料粒度控制在60微米以下。注浆坯料(一般含水30%-35%)要求：流动性、悬浮性、稳定性、渗透性。通过配方和电解质调整。压制坯料(一般含水6%-8%)要求：流动性好、堆积密度大、水分适当并均匀。