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为什么陶瓷不能像金属一样热处理

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2023-04-22 04:16:21

为什么陶瓷不能像金属一样热处理

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为什么陶瓷不能像金属一样热处理预备热处理是为随后的加工或最终热处理提供一个良好的加工性能或良好的组织形态而进行的热处理. 陶瓷材料的热处理 热处理对陶瓷材料的显微结构尤其是材料中的应力分布状态有明显的影响。通过热处理促使晶界上残留的玻璃相析出,提高晶界耐火度,是有效提高陶瓷材料高温强度的措施之一。另外,经热处理获得所需晶界状态,从而改善陶瓷的传热性能,对提高抗热振性也有重要意义。 通过热处理改变材料中的应力分布状态,对玻璃陶瓷抗热振性能的改善有明显效果。Gebauer对铝硅酸盐玻璃的研究表明,经淬火处理在材料表面引入压应力之后,与未经热处理的材料相比,其室温强度和临界热振温差都显著提高。研究表明,在临界热振温差之后的微裂纹亚临界扩展之后,残留强度又重新回升,并超过了材料的原始强度值,这是由于热振温差超过某一定值后,热振温差越大就越接近于淬火强化现象。玻璃陶瓷所具有的这种淬火强化现象,对于其实际应用具有重要意义。本文所述及的陶瓷不同于普通的民用陶瓷,由于其具有许多特殊性能而被称为特种陶瓷材料。对于特种陶瓷的热处理,其工艺过程也突破了金属材料中所使用的热处理工艺。一般地说,陶瓷的热处理主要是为了增加其韧性和抗热振损伤性能,它的热处理大致可分为以下几种操作;如锻烧、烧结、相变处理、表面(热)处理等。 烧结是陶瓷材料在高温下的致密化过程。随着温度的升高和热处理时间的延长,固体颗粒相互键联,晶粒长大,空隙和晶界逐渐减少,通过物质的传递,其总体体积收缩,密度增加,当达到一定温度和一定处理时间,颗粒之间结合力呈现极大值。超过极大值后,就会出现晶粒增大,机械强度减小的现象。此外,对于具有同素异构体的陶瓷材料,会在不同热处理温度下发生晶型和结晶形态变化(相变),从而达到增韧的效果。 表面热处理主要是通过改变材料表面的组成、结构状态等因素,改变表面的应力状态、表层的热学、力学性能等来影响陶瓷材料的抗热振性能。据报道,SiC/Al2O3复合材料经1450℃高温下长时问氧化后生成的表面氧化层可处于残余应力状态,且明显降低了表面传热系数值,从而增强了复合材料抗热振断裂能力。其原因主要是复合材料表面生成了高强、低模量、低热膨胀系数且呈多孔状微观结构的莫来石和少量氧化铝的氧化层。 从发展的趋势上看,高抗热振性的陶瓷材料正向着致密、高强化和多孔低密、轻质化两个方向发展。实际工作中,应根据材料的应用环境、服役条件及可靠性要求来选择材料,然后合理设计材料的显微结构,再考虑热处理和表面处理以便进一步改善抗热振性能。

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淘泥
高岭土是烧制瓷器的最佳原料,千百年来,多少精品陶瓷都是从这些不起眼的瓷土演变而来,制瓷的第一道工序:淘泥,就是把瓷土淘成可用的瓷泥 1、日用陶瓷:如餐具、茶具、缸,坛、盆、罐、盘、碟、碗等。
2、艺术(工艺)陶瓷:如花瓶、雕塑品、园林陶瓷、器皿、相框、壁画、陈设品等。
3、工业陶瓷:指应用于各种工业的陶瓷制品。又分以下6各方面:
①建筑一卫生陶瓷: 如砖瓦,排水管、面砖,外墙砖,卫生洁具等;
②化工(化学)陶瓷: 用于各种化学工业的耐酸容器、管道,塔、泵、阀以及搪砌反应锅的耐酸砖、灰等;
③电瓷: 用于电力工业高低压输电线路上的绝缘子。电机用套管,支柱绝缘子、低压电器和照明用绝缘子,以及电讯用绝缘子,无线电用绝缘子等;
④特种陶瓷: 用于各种现代工业和尖端科学技术的特种陶瓷制品,有高铝氧质瓷、镁石质瓷、钛镁石质瓷、锆英石质瓷、锂质瓷、以及磁性瓷、金属陶瓷等。 粗陶(brickware or terra-cotta), 细陶 (potttery),炻器 (stone Ware),半瓷器 (semivitreous china),以至瓷器(130relain),原料是从粗到精,坯体是从粗松多孔,逐步到达致密,烧结,烧成温度也是逐渐从低趋高。
粗陶是最原始最低级的陶瓷器,一般以一种易熔粘土制造。在某些情况下也可以在粘土中加入熟料或砂与之混合,以减少收缩。这些制品的烧成温度变动很大,要依据粘土的化学组成所含杂质的性质与多少而定。以之制造砖瓦,如气孔率过高,则坯体的抗冻性能不好,过低叉不易挂住砂浆,所以吸水率一般要保持5~15%之间。烧成后坯体的颜色,决定于粘土中着色氧化物的含量和烧成气氛,在氧化焰中烧成多呈或红色,在还原焰中烧成则多呈青色或黑色。
我国建筑材料中的青砖,即是用含有Fe2O3的或红色粘土为原料,在临近止火时用还原焰煅烧,使Fe203还原为FeO成青色,陶器可分为普通陶器和精陶器两类。普通陶器即指土陶盆.罐、缸、瓮.以及耐火砖等具有多孔性着色坯体的制品。精陶器坯体吸水率仍有4~12%,因此有渗透性,没有半透明性,一般白色,也有有色的。釉多采用含铅和硼的易熔釉。它与炻器比较,因熔剂宙量较少,烧成温度不超过1300℃,所以坯体增未充分烧结;与瓷器比较,对原料的要求较低,坯料的可塑性较大,烧成温度较低。不易变形,因而可以简化制品的成形,装钵和其他工序。但精陶的机械强度和冲击强度比瓷器.炻器要小,同时它的釉比上述制品的釉要软,当它的釉层损坏时,多孔的坯体即容易沾污,而影响卫生。
精陶按坯体组成的不同,又可分为:粘土质、石灰质,长石质、熟料质等四种。粘土质精陶接近普通陶器。石灰质精陶以石灰石为熔剂,其制造过程与长石质精陶相似,而质量不及长石质精陶,已很少生产,而为长石质精陶所取代。长石质精陶又称硬质精陶,以长石为熔剂。是陶器中最完美和使用最广的一种。近世很多国家用以大量生产日用餐具(杯、碟盘予等)及卫生陶器以代替价昂的瓷器。热料精陶是在精陶坯料中加入一定量熟料,目的是减少收缩,避免废品。这种坯料多应用于大型和厚胎制品(如浴盆,太的盥洗盆等)。
炻器在我国古籍上称“石胎瓷”,坯体致密,已完全烧结,这一点已很接近瓷器。但它还没有玻化,仍有2%以下的吸水率,坯体不透明,有白色的,而多数允许在烧后呈现颜色,所以对原料纯度的要求不及瓷器那样高,原料取给容易。炻器具有很高的强度和良好的热稳定性,很适应于现代机械化洗涤,并能顺利地通过从冰箱到烤炉的温度急变,在国际市场上由于旅游业的发达和饮食的社会化,炻器比之搪陶具有更大的销售量。
半瓷器的坯料接近于瓷器坯料,但烧后仍有3~5%的吸水率(真瓷器,吸水率在05%以下),所以它的使用性能不及瓷器,比精陶则要好些。
瓷器是陶瓷器发展的更高阶段。它的特征是坯体已完全烧结,完全玻化,因此很致密,对液体和气体都无渗透性,胎薄处星半透明,断面呈贝壳状,以舌头去舔,感到光滑而不被粘住.硬质瓷具有陶瓷器中最好的性能。用以制造高级日用器皿,电瓷、化学瓷等。
软质瓷(soft porcelain) 的熔剂较多,烧成温度较低,因此机械强度不及硬质瓷,热稳定性也较低,但其透明度高,富于装饰性,所以多用于制造艺术陈设瓷。至于熔块瓷 (Fritted porcelain) 与骨灰磁 (bone china),它们的烧成温度与软质瓷相近,其优缺点也与软质瓷相似,应同属软质瓷的范围。这两类瓷器由于生产中的难度较大(坯体的可塑性和干燥强度都很差,烧成时变形严重),成本较高,生产并不普遍。英国是骨灰瓷的著名产地,我国唐山也有骨灰瓷生产。
特种陶瓷是随着现代电器,无线电、航空、原子能、冶金、机械、化学等工业以及电子计算机、空间技术、新能源开发等尖端科学技术的飞跃发展而发展起来的。这些陶瓷所用的主要原料不再是粘土,长石,石英,有的坯休也使用一些粘土或长石,然而更多的是采用纯粹的氧化物和具有特殊性能的原料,制造工艺与性能要求也各不相同。

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分类为:
1、精陶器。它的原料主要是陶土。坯体呈白色,质地较粗陶器细腻,气孔率和吸水率也较小。常用作陶罐、陶坛和陶瓶。
2、炻器。也称半瓷,其主要原料是陶土或瓷土。它坯体致密,已完全烧结,但还没完全玻璃化,基本上不吸水。按其质地又分为粗炻器和细炻器两种,常用作陶坛、陶缸等。
3、瓷器。它的原料主要是颜色纯白的瓷土。是质地最好的容器,它组织致密、色白、表面光滑,坯体完全烧结,完全玻璃化,吸水率极低,对液体和气体的阻隔性好,主要用作瓷瓶。