1、 对陶瓷（材料及其制品）都有特定的性能对陶瓷（材料及其制品）都有特定的性能要求。例如对日用餐具要有一定的强度要求。例如对日用餐具要有一定的强度（strengthstrength）、白度）、白度(whitness)(whitness)、抗热冲击性（热、抗热冲击性（热稳定性稳定性,thermal shock resistance,thermal shock resistance）；对电瓷有强）；对电瓷有强度和介电性能要求对特种陶瓷的性能及其稳定性度和介电性能要求对特种陶瓷的性能及其稳定性要求更高。要求更高。陶瓷的性能一方面受到其本征物理量（如陶瓷的性能一方面受到其本征物理量（如热膨胀系数、电阻率、
2、弹性模量等）的影响，同热膨胀系数、电阻率、弹性模量等）的影响，同时又与其显微结构密切相关（陶瓷烧结体的显微时又与其显微结构密切相关（陶瓷烧结体的显微结构见图结构见图2-5-12-5-1）。）。n 陶瓷性质的变化规律和玻璃的陶瓷性质的变化规律和玻璃的结构有直接关系。结构有直接关系。结构结构组成组成性能性能结构、组成及性能结构、组成及性能 决定陶瓷显微结构和本征物理量的决定陶瓷显微结构和本征物理量的是陶瓷是陶瓷的组成及其加工工艺。其中陶瓷组成的组成及其加工工艺。其中陶瓷组成对对显微结构显微结构乃至性能起决定性作用。乃至性能起决定性作用。为什么？为什么？陶瓷材料的组成决定了它陶瓷材料的组成决定了它的
3、主晶、晶相与液相的比例，的主晶、晶相与液相的比例，气相的多少。而这些都影响到气相的多少。而这些都影响到了其性能。因此，组成、结构了其性能。因此，组成、结构、性能应当相结起来考虑。、性能应当相结起来考虑。图图2-5-1 陶瓷烧结体的显微结构陶瓷烧结体的显微结构 一、陶瓷性能与材料键性、结构的关系一、陶瓷性能与材料键性、结构的关系 陶瓷材料的键性主要是陶瓷材料的键性主要是离子键与共价离子键与共价键，而且往往是两种键杂交在一起。键，而且往往是两种键杂交在一起。(1)(1)如岛状硅酸盐中如岛状硅酸盐中，阳离子和硅氧四，阳离子和硅氧四面体是以离子键相联，四面体中面体是以离子键相联，四面体中Si-OSi-
4、O是共是共价键与离子键的混合键。价键与离子键的混合键。(2)(2)多数氧化物以多数氧化物以离子键相结合。离子键相结合。(3)(3)一些非金属的碳化物一些非金属的碳化物、氮化物、氮化物中，共价键占主导地位。如中，共价键占主导地位。如SiCSiC的强共的强共价键使其硬度大、耐高温。价键使其硬度大、耐高温。Si Si3 3NN4 4中中Si Si与与四个四个NN共价形成坚固联系的四面体，因共价形成坚固联系的四面体，因而其强度及分解温度均高，而且热膨而其强度及分解温度均高，而且热膨胀系数小、抗热震性好。胀系数小、抗热震性好。共价键和离共价键和离子键有什么特性？子键有什么特性？饱和性和方向性饱和性和方向
5、性 陶瓷材料中原子或分子的排列方式和结陶瓷材料中原子或分子的排列方式和结构也是决定性能的重要依据构也是决定性能的重要依据 例如：具有对称中心的晶体例如：具有对称中心的晶体不可能具有不可能具有压电性。压电性。结构缺陷对陶瓷材料的性能也有结构缺陷对陶瓷材料的性能也有显著的影响显著的影响 如点缺陷中的肖脱基缺陷、弗仑克如点缺陷中的肖脱基缺陷、弗仑克尔缺陷及价电子位移产生的色心都会增尔缺陷及价电子位移产生的色心都会增大离子晶体的导电性。若晶体发生位错大离子晶体的导电性。若晶体发生位错或缺陷，自然会影响晶体的生长和材料或缺陷，自然会影响晶体的生长和材料的机械强度。的机械强度。肖脱基缺陷、弗仑克尔缺陷都会
6、增大肖脱基缺陷、弗仑克尔缺陷都会增大离子晶体的导电性离子晶体的导电性-半导体陶瓷半导体陶瓷 弗仑克尔缺弗仑克尔缺陷陷-原子脱离原子脱离正常格点形成正常格点形成填隙原子和空填隙原子和空位。位。-空位和空位和填隙原子是可填隙原子是可以移动的。以移动的。肖脱基缺肖脱基缺陷陷-晶体内晶体内部 只 有 孔 穴部 只 有 孔 穴，孔 穴 是 可，孔 穴 是 可以移动的。以移动的。晶格中的缺陷晶格中的缺陷影响机械影响机械性能性能二、陶瓷强度的控制和脆性的改善二、陶瓷强度的控制和脆性的改善1.1.陶瓷材料强度特征陶瓷材料强度特征A.A.陶瓷材料的实际强度为理论强度的陶瓷材料的实际强度为理论强度的1/101/1
7、01/1001/100。这是因为多晶的陶瓷材料结构中实际上存在着这是因为多晶的陶瓷材料结构中实际上存在着多种缺陷，这些缺陷强烈影响着材料的断裂性能与多种缺陷，这些缺陷强烈影响着材料的断裂性能与强度值。强度值。提高陶瓷强度的关键是提高陶瓷强度的关键是控制其裂纹和位错。例控制其裂纹和位错。例如，若能将裂纹长度控制到和原子间距同一数量级，如，若能将裂纹长度控制到和原子间距同一数量级，则材料可接近理论强度。则材料可接近理论强度。B.B.陶瓷材料在室温下具有脆性陶瓷材料在室温下具有脆性 陶瓷材料的另一个强度特征是室温下具陶瓷材料的另一个强度特征是室温下具有脆性（有脆性（brittlenessbrittl
8、eness），），表现为表现为在外加应力作在外加应力作用下会突然断裂。其抗冲击强度低，承受温用下会突然断裂。其抗冲击强度低，承受温度剧变能力差。度剧变能力差。(1)(1)组成陶瓷材料的化合物往往是组成陶瓷材料的化合物往往是离子离子键和共价键的键性，这些化学键的原子不象键和共价键的键性，这些化学键的原子不象金属键键合的原子那样排列紧密，而是有许金属键键合的原子那样排列紧密，而是有许多空隙，难以引起位错移动。多空隙，难以引起位错移动。(2)(2)陶瓷的显微结构陶瓷的显微结构，其多晶体的晶界，其多晶体的晶界也会阻碍位移的通过，聚集的位移应力会导致也会阻碍位移的通过，聚集的位移应力会导致裂纹的形成，并
9、在超过一定的临界值后突然扩裂纹的形成，并在超过一定的临界值后突然扩展。展。(3)(3)组成陶瓷材料的组成陶瓷材料的晶体和玻璃相也多晶体和玻璃相也多是脆性的。是脆性的。2.2.陶瓷强度的控制和脆性的改善陶瓷强度的控制和脆性的改善 A.A.降低其总气孔率，控制好气孔的大小、降低其总气孔率，控制好气孔的大小、形状和分布。形状和分布。B.B.控制晶粒的大小、数量和形状。控制晶粒的大小、数量和形状。C.C.脆性是与强度密切相关但又不相脆性是与强度密切相关但又不相同的性质，它是强度与塑性的综合反映。同的性质，它是强度与塑性的综合反映。提高提高强度并不会明显改善脆性，强度并不会明显改善脆性，但但降低脆降低脆
10、性（即增韧）对提高强度有利。性（即增韧）对提高强度有利。D.D.增韧的方法一般有表面补强增韧的方法一般有表面补强（例（例如陶瓷表面的施釉、表面离子交换）、如陶瓷表面的施釉、表面离子交换）、复复合增韧合增韧（例如金属与陶瓷的复合、纤维与例如金属与陶瓷的复合、纤维与陶瓷的复合）和陶瓷的复合）和相变增韧相变增韧（如（如ZrO2ZrO2的增的增韧作用）。韧作用）。n作业：作业：n 1 1 陶瓷的显微结构中包括哪些相：陶瓷的显微结构中包括哪些相：n 、。n 2 2 为什么陶瓷材料的实际强度为理论为什么陶瓷材料的实际强度为理论强度的强度的1/101/101/1001/100？n 3 3 为什么陶瓷材料具有
11、脆性？如何改为什么陶瓷材料具有脆性？如何改善？善？nTHE END第二节第二节 陶瓷坯料的配制陶瓷坯料的配制 陶瓷坯料陶瓷坯料(body material)(body material)一般是由几一般是由几种不同的原料配制而成的。性能不同的陶种不同的原料配制而成的。性能不同的陶瓷产品，其所用原料的种类和配比也不同，瓷产品，其所用原料的种类和配比也不同，即所谓坯料组成或配方不同。即所谓坯料组成或配方不同。一、陶瓷用原料一、陶瓷用原料n(一一)粘土粘土n 1.1.粘土原料的作用粘土原料的作用n a.a.粘土可以提高料浆的悬浮性粘土可以提高料浆的悬浮性,使泥浆不使泥浆不沉淀沉淀.n b.b.可提高粉
12、料粒子的强度可提高粉料粒子的强度,使粉料保持原有使粉料保持原有的形状的形状,增加干坯强度增加干坯强度.n c.c.为坯体提供足够的氧化铝为坯体提供足够的氧化铝,以保证坯体的以保证坯体的烧结性能和足够的机械强度烧结性能和足够的机械强度.n 2.2.常见的矿物常见的矿物n 高岭土高岭土:Al:Al2 2OO3 3-2SiO-2SiO2 2-2H-2H2 2OOn 蒙托石蒙托石:Al:Al2 2OO3 3-4SiO-4SiO2 2-2H-2H2 2OOn 3.3.烧失量烧失量n -是指粘土经过加热煅烧（是指粘土经过加热煅烧（950950）后重）后重量损失的百分率，称为烧失量。量损失的百分率，称为烧失
13、量。n（二）长石（二）长石n 1 1、长石的作用、长石的作用n a a、坯料中粘土原料多，干燥烧成收缩大。、坯料中粘土原料多，干燥烧成收缩大。n长石作为瘠性料加入，可以增加坯料的透水长石作为瘠性料加入，可以增加坯料的透水性，提高干燥强度，减少坯提干燥开裂。性，提高干燥强度，减少坯提干燥开裂。n b、长石在、长石在1100-1200 下熔融，形成下熔融，形成玻璃相，有利地促进坯体烧结和釉料玻璃化。玻璃相，有利地促进坯体烧结和釉料玻璃化。提高坯体的机械强度和釉料的透明性。长石提高坯体的机械强度和釉料的透明性。长石是熔剂原料。是熔剂原料。n 2、常见的长石矿物、常见的长石矿物n 钾长石：钾长石：K
14、K2 2O-AlO-Al2 2OO3 3-6SiO-6SiO2 2n 钠长石：钠长石：NaNa2 2O-AlO-Al2 2OO3 3-6SiO-6SiO2 2n 3、长石的工艺性能、长石的工艺性能n 长石原料最主要的工艺性能是熔融温度长石原料最主要的工艺性能是熔融温度和高温粘度。作为熔剂原料，希望其熔融温和高温粘度。作为熔剂原料，希望其熔融温度低，流动性好。度低，流动性好。为什么？为什么？早出液相早出液相-有利于有利于烧结烧结-有液相参与的烧有液相参与的烧结是最有效的烧结。结是最有效的烧结。-粘度小有利于流动，质点粘度小有利于流动，质点迁移快。迁移快。n（三）石英（三）石英n 1 1、石英的作
15、用、石英的作用n 石英是陶瓷的主要原料。在墙地砖中含石英是陶瓷的主要原料。在墙地砖中含有有70-75%70-75%，在釉中含有，在釉中含有55-6055-60%。n 二氧化硅的引入：二氧化硅的引入：n 来自粘土，粘土中含有来自粘土，粘土中含有45-50%45-50%的二氧的二氧化硅。化硅。n 来自长石，长石中含有来自长石，长石中含有65-70%65-70%的二氧的二氧化硅。化硅。n 不足部分由石英补足。不足部分由石英补足。n 2 2、石英的种类、石英的种类n 石英岩、石英砂石英岩、石英砂n 一般情况下陶瓷中石英类原料中二氧化一般情况下陶瓷中石英类原料中二氧化硅的含量要大于硅的含量要大于98%9
16、8%。n 3 3、石英的作用、石英的作用n 石英属于瘠性料，加入坯料中，可以增石英属于瘠性料，加入坯料中，可以增加湿坯干燥速度，降低生坯干燥收缩，减少加湿坯干燥速度，降低生坯干燥收缩，减少生坯开裂。生坯开裂。坯体收缩是怎样坯体收缩是怎样产生的？产生的？n另外，烧结时石英膨胀可以抵消粘土产生收另外，烧结时石英膨胀可以抵消粘土产生收缩，防止坯体低温烧裂。未熔的石英则构成缩，防止坯体低温烧裂。未熔的石英则构成坯体的骨架，使坯体不发生变形。坯体的骨架，使坯体不发生变形。石英石英部分溶解在长石部分溶解在长石产生的液相中产生的液相中未熔部分，形成骨未熔部分，形成骨架支撑坯体。架支撑坯体。二、确定坯料配方的
17、原则二、确定坯料配方的原则 （1 1）充分考虑产品的物理化学性能和使）充分考虑产品的物理化学性能和使用性能要求用性能要求。（2 2）参考前人的经验和数据）参考前人的经验和数据。（3 3）了解各种原料对产品性质的影响）了解各种原料对产品性质的影响。（4 4）应满足生产工艺的要求）应满足生产工艺的要求。（5 5）了解原料的）了解原料的品位品位、来源和到厂的价、来源和到厂的价格格。什么是品什么是品位？位？三、坯体组成的表示方法三、坯体组成的表示方法（一）配料量表示法（一）配料量表示法 配料量表示法也称配料比表示法，是生产中常配料量表示法也称配料比表示法，是生产中常用的方法。它直接列出所用原料的名称和
18、质量比（用的方法。它直接列出所用原料的名称和质量比（各种原料质量比之和应为各种原料质量比之和应为100100）。）。例如，某釉面砖配方可表示如下：焦宝石例如，某釉面砖配方可表示如下：焦宝石4040、石英石英3030、粘土、粘土1515、滑石、滑石5 5、石灰石、石灰石7 7、长石、长石3 3。这种方。这种方法便于工厂计量配料，直观方便。法便于工厂计量配料，直观方便。工厂用非常工厂用非常方便。方便。有一定的保密性有一定的保密性（二）化学组成表示法（二）化学组成表示法 即用坯料中各种化学组分所占的质量百即用坯料中各种化学组分所占的质量百分数来表示坯料组成（见表分数来表示坯料组成（见表2-5-62-
19、5-6）。）。其优点是其优点是可以根据坯料中化学成分的多可以根据坯料中化学成分的多少来推断或比较坯体的某些性能。少来推断或比较坯体的某些性能。表表2-5-6 2-5-6 某瓷坯的化学组成某瓷坯的化学组成SiOSiO2 2 AlAl2 2OO3 3FeFe2 2OO3 3TiOTiO2 2 CaOCaO MgOMgOK K2 2O O NaNa2 2OO灼减量灼减量 总计总计 64.15 64.15 24.33 24.33 0.71 0.71 0.39 0.39 7.49 7.49 1.84 1.84 0.88 0.88 0.22 0.22 100 100 研究单位常用研究单位常用（三）示性矿物
20、组成表示法（三）示性矿物组成表示法 普通陶瓷坯体一般是由粘土、石英及熔剂普通陶瓷坯体一般是由粘土、石英及熔剂类矿物原料组成。用这三类矿物的百分含量可表类矿物原料组成。用这三类矿物的百分含量可表示坯料的组成，这样的表示方法叫示性矿物表示示坯料的组成，这样的表示方法叫示性矿物表示法。法。例如表例如表2-5-62-5-6中的釉面砖配方可表示成：中的釉面砖配方可表示成：粘土类矿物粘土类矿物51%51%，石英，石英28%28%，熔剂类矿物，熔剂类矿物21%21%。它有助于了解坯料的一些工艺性能，如烧成性能它有助于了解坯料的一些工艺性能，如烧成性能等。等。经验的成分太多经验的成分太多！（四）实验式表示法四
21、）实验式表示法 实验式表示法也称坯式表示法，实验式表示法也称坯式表示法，它是采用各种它是采用各种氧化物摩尔数来表示坯料组成的一种方法，氧化物摩尔数来表示坯料组成的一种方法，将坯料将坯料中的氧化物分为碱性、中性和酸性氧化物（见表中的氧化物分为碱性、中性和酸性氧化物（见表2-2-5-75-7），并计算出其摩尔数后按顺序排列。例如，某），并计算出其摩尔数后按顺序排列。例如，某玻化砖坯式为：玻化砖坯式为：0.282K2O 0.026Fe2O30.96MgO 5.616SiO2 0.078CaO 0.974TiO2实验式表示法：实验式表示法：a R2O b RO c R2O3 d RO2当当 a+b=1
22、 时时 为釉式，为釉式，c=1 时时 为坯式。为坯式。为 区 别为 区 别期间期间！三、配三、配 料料 计计 算算（一）从化学组成计算实验式（一）从化学组成计算实验式 若知道了坯料的化学组成，可按下列步骤，若知道了坯料的化学组成，可按下列步骤，计算成为实验式计算成为实验式 1 1、若坯料中的化学组成包含有灼减量成分、若坯料中的化学组成包含有灼减量成分，首先应将其换算成不含灼减量的化学组成，原料中首先应将其换算成不含灼减量的化学组成，原料中含有一些易挥发的物质，得到化学组成百分数；含有一些易挥发的物质，得到化学组成百分数；n 2 2、以各氧化物的摩尔质量、以各氧化物的摩尔质量，分别除各，分别除各
23、该项氧化物的质量百分数，得到各氧化物的该项氧化物的质量百分数，得到各氧化物的摩尔数；摩尔数；n 3 3、以碱性氧化物或中性氧化物摩尔数总、以碱性氧化物或中性氧化物摩尔数总和，和，分别除各氧化物的摩尔数，即得到一套分别除各氧化物的摩尔数，即得到一套以碱性氧化物或中性氧化物摩尔数为以碱性氧化物或中性氧化物摩尔数为1 1的各氧的各氧化物摩尔数的数值化物摩尔数的数值n 4 4、将上述各氧化物的摩尔数值按、将上述各氧化物的摩尔数值按ROROR R2 2OO3 3RORO2 2的顺序排列为实验式。的顺序排列为实验式。试求该瓷坯的实验式。试求该瓷坯的实验式。解：（解：（1）先将该瓷坯的化学组成换算成不含有灼
24、减量的化学）先将该瓷坯的化学组成换算成不含有灼减量的化学组成百分数组成百分数：.%09.67%10054.510037.632SiO%33.26%10054.510087.2432OAl%8575.0%10054.510081.032OFe组组成成SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOK2ONa2O灼减灼减量量合计合计%63.37 24.870.811.150.322.051.895.54 100.00例例1：某瓷坯的化学组成如表：某瓷坯的化学组成如表2-5-7所示：所示：表表2-5-7 某瓷坯的化学组成组成某瓷坯的化学组成组成气 体 排气 体 排出出 CaO =MgO =K2O=Na2O=
25、1.151005.54100%=1.217%0.321005.54100%=0.339%2.051005.54100%=2.170%1.891005.54 100%=2.001%=100.00%（2）以）以100克氧化物为计算基础克氧化物为计算基础,将各氧化物百分数除以各将各氧化物百分数除以各种氧化物的摩尔质量，得到各种氧化物的摩尔数：种氧化物的摩尔质量，得到各种氧化物的摩尔数：SiO2=67.09/60.1=1.116 Al2O3=26.33/101.9=0.2583 Fe2O3=0.8575/159.7=0.0054 CaO=1.217/56.1=0.0217 MgO=0.3388/40.
26、3=0.0084 K2O=2.170/94.2=0.0230 Na2O=2.00/62.0=0.0323（3）将中性氧化物的摩尔总数算出（）将中性氧化物的摩尔总数算出（釉式还是坯式釉式还是坯式）：）：0.2583+0.0054=0.2637 坯式坯式中性氧中性氧化 物 摩 尔化 物 摩 尔数之和数之和釉式釉式-碱性碱性 （4）用）用0.2637分别除各氧化物的摩尔数，得到一套以分别除各氧化物的摩尔数，得到一套以R2O3系数为系数为1的各氧化物的系数的各氧化物的系数:S i O2=1.1 1 6/0.2 6 3 7=4.2 3 2 Al2O3=0.2583/0.2637=0.9795 F e2O
27、3=0.0 0 5 4/0.2 6 3 7=0.0 2 0 5 CaO=0.0217/0.2637=0.823 M g O=0.0 0 8 4/0.2 6 3 7=0.0 3 1 9 K2O=0.0230/0.2637=0.0872 Na2O=0.0323/0.2637=0.1224 (5)将所得到的各氧化物按规定的顺序排列，即得到所要将所得到的各氧化物按规定的顺序排列，即得到所要求的实验式：求的实验式：0.0872 K2O 0.1224 Na2O 0.0823 CaO 0.0319 MgO 0.9795 Al2O3 0.0205 Fe2O3 4.232 SiO2（二）由实验式计算坯料的化学组
28、成二）由实验式计算坯料的化学组成 若已知道坯料的实验式，可通过下列步骤的若已知道坯料的实验式，可通过下列步骤的计算，得到坯料的化学组成。计算，得到坯料的化学组成。1 1、用实验式中各氧化物的摩尔数分别乘以各、用实验式中各氧化物的摩尔数分别乘以各该氧化物的摩尔质量，得到各氧化物的质量；该氧化物的摩尔质量，得到各氧化物的质量；2 2、算出各氧化物质量之总和；、算出各氧化物质量之总和；3 3、分别用各氧化物的质量除以各氧化物质量、分别用各氧化物的质量除以各氧化物质量之总和，可获得各氧化物所占质量的百分数。之总和，可获得各氧化物所占质量的百分数。0.088 CaO 0.010 MgO 0.077 Na
29、2O 0.120 K2O 0.982 Al2O30.018 Fe2O3 4.033 SiO2试计算该瓷胎的化学组成。试计算该瓷胎的化学组成。解：（解：（1）计算出各氧化物的质量：）计算出各氧化物的质量：例例2：我国雍正薄胎粉彩蝶的瓷胎实验式为：我国雍正薄胎粉彩蝶的瓷胎实验式为：前面的系前面的系数表示数表示什么？什么？242.460.14.033SiO2.875159.70.018OFe100.1101.90.982OAl11.3094.20.120OK4.77462.00.077ONa0.40340.30.010MgO4.93756.10.088CaO23232228.366（2）计算出各氧化
30、物质量总和为）计算出各氧化物质量总和为366.8。（3）计算出各氧化物所占的质量百分数：）计算出各氧化物所占的质量百分数：该瓷胎的化学组成列表如下（表该瓷胎的化学组成列表如下（表2-5-8）：）：%09.66%1008.366/4.242%78.0%1008.366/875.2%29.27%1008.366/1.100%081.3%1008.366/30.11%301.1%1008.366/774.4%1099.0%1008.366/403.0%346.1%1008.366/937.42323222SiOOFeOAlOKONaMgOCaO%00.100表表2-5-8 瓷胎的化学组成瓷胎的化学组
31、成 组成组成SiO2Al2O3CaOMgOFe2O3K2ONa2O合计合计%66.0927.291.3460.10990.783.0811.301100.00(三三)由实验式计算配料量由实验式计算配料量:例：配制下列釉式例：配制下列釉式：的各种原料的配料量。的各种原料的配料量。计算步骤见表计算步骤见表2-5-9所示。所示。0.3 K2O 0.7 CaO 0.5 Al2O3 4.0 SiO2 釉式的特釉式的特点？点？2-5-9 配配 料料 量量 计计 算算釉 料 组釉 料 组成（成（mol）K2OSiO2釉料组釉料组成成(mol)K2OCaOSiO20.30.70.54.00.30.70.54.
32、00.3钾长钾长石石0.3 0.31.8余余 量量0.7石灰石灰石石 0.70.01.8余余 量量0.1生黏生黏土土0.00.70.22.2 0.7 0.10.2余余 量量1.8石英石英 0.0 1.8余余 量量0.1煅烧煅烧黏土黏土 0.70.12.0 1.80.10.2余余 量量 0.0Al2O3Al2O3CaO 首先首先，采用钾长石来满足釉式中，采用钾长石来满足釉式中K K2 2OO的需要，这就需要的需要，这就需要0.3mol0.3mol的钾长石，同时白釉中引入的钾长石，同时白釉中引入0.3mol0.3mol的的AlAl2 2OO3 3和和 的的SiOSiO2 2。其次其次，从釉料组成中
33、的，从釉料组成中的AlAl2 2OO3 3和和SiOSiO2 2量中减去从长石引入量中减去从长石引入的数量，剩余的的数量，剩余的AlAl2 2OO3 3和和SiOSiO2 2量再采用量再采用0.1mol0.1mol生粘土来满足生粘土来满足0.1mol0.1mol的的AlAl2 2OO3 3和和0.2mol0.2mol的的SiOSiO2 2，其剩余量再用，其剩余量再用0.1mol0.1mol煅烧黏煅烧黏土满足，其剩下的土满足，其剩下的SiOSiO2 2可以用石英满足。可以用石英满足。第三第三，在，在K K2 2O O、AlAl2 2OO3 3和和SiOSiO2 2的需要量得到满足后，还余的需要量
34、得到满足后，还余在在0.7mol0.7mol的的CaOCaO尚未满足，可用尚未满足，可用0.7mol0.7mol的的CaCOCaCO3 3来满足。来满足。最后最后，将各种原料的摩尔数乘以摩尔质量而得到配料量，将各种原料的摩尔数乘以摩尔质量而得到配料量，再以配料量为基础换算成质量百分数，如表，再以配料量为基础换算成质量百分数，如表2-5-102-5-10所示。所示。mol8.13.06原料原料摩尔数摩尔数摩尔质量摩尔质量配料量配料量质量百分质量百分数数%钾长石钾长石0.3556.8166.842.4生粘土生粘土0.1258.125.86.6烧粘土烧粘土0.1222.122.25.6碳酸钙碳酸钙0
35、.7100.170.117.9石英石英1.860.1108.227.5表表2-5-10 配配 料料 量量 计计 算算（四）由坯式（或分子式）计算配方（四）由坯式（或分子式）计算配方 例例 今欲配制压电陶瓷的分子式为：今欲配制压电陶瓷的分子式为：Pb0.95Sr0.05(Zr0.5Ti0.5)O3+0.5%Cr2O3+0.3%Fe2O3所采用的原料及纯度见表所采用的原料及纯度见表2-5-11，欲配料，欲配料1kg（不包含外加改（不包含外加改性剂），试计算各原料的配比。性剂），试计算各原料的配比。原料名称原料名称纯度（纯度（%）原料名称原料名称纯度（纯度（%）铅丹铅丹Pb3O4 98.0二氧化钛二
36、氧化钛TiO2 99.0碳酸锶碳酸锶SrCO3 97.0三氧化铁三氧化铁Fe2O3 98.9二氧化锆二氧化锆ZrO2 99.5三氧化二铬三氧化二铬Cr2O3 99.0表表2-5-11 原原 料料 及及 纯纯 度度 解解 （1）先计算坯式的分子量。将坯式改写为：）先计算坯式的分子量。将坯式改写为：（PbO)0.95(SrO)0.05(ZrO)0.5(TiO2)0.5 1 摩 尔 坯 料 的 质 量 如 表摩 尔 坯 料 的 质 量 如 表 2-5-1 2，即，即 1 摩 尔摩 尔 Pb0.95Sr0.05(Zr0.5Ti0.5)O3的质量为的质量为318.79g。项项 目目PbOSrOZrO2T
37、iO21摩尔坯料质摩尔坯料质量量氧化物摩尔氧化物摩尔数数0.950.050.500.50氧化物分子氧化物分子质量质量223.21103.62123.2279.9氧化物质量氧化物质量212.055.1861.6139.95 318.79 表表2-5-12 1摩尔坯料的质量摩尔坯料的质量（2）计算各主要原料所需的质量（）计算各主要原料所需的质量（%）PbO：212.05/318.79=66.52%SrO：5.18/318.79=1.62%ZrO2：61.61/318.79=19.33%TiO2：39.95/318.79=12.53%把把PbO、SrO数量折算为数量折算为Pb3O4 及及 SrCO3
38、的数量：的数量：由由Pb3O4 分解生成分解生成PbO的百分比为：的百分比为：即需要即需要Pb3O4：由由SrCO3 分解生成分解生成SrO的百分比为：的百分比为：即需要即需要SrCO3：(%)67.9710063.68521.2233OPbPbO343(%)11.6810067.9752.66(%)18.7010063.14762.103SrCOSrO3(%)3.210018.7062.1（3）计算外加剂铅及改性剂的质量（）计算外加剂铅及改性剂的质量（%）在坯料烧结过程中氧化铅会挥发一部分，为弥在坯料烧结过程中氧化铅会挥发一部分，为弥补这个损失，配料时通常多加一些氧化铅，其质量补这个损失，配
39、料时通常多加一些氧化铅，其质量约占总质量的约占总质量的0.5%1.5%。这里确定多加入。这里确定多加入 Pb3O41.5%。外加改性剂的质量百分数在分子式中给出为：外加改性剂的质量百分数在分子式中给出为：0.5%Cr2O3，0.3%Fe2O3。（4）按原料纯度计算原料用量，）按原料纯度计算原料用量，见表见表2-5-13。Pb3O4SrCO3ZrO2TiO2Cr2O3Fe2O3纯纯 原原 料料 需需 要要 量量（%）68.11+1.52.319.3212.530.50.3原原 料料 纯纯 度度（%）989799.5999998.9实实 际际 原原 料料用用 量量 （%）71.02.3719.41
40、2.650.510.301000 0.71=710 表表2-5-13 按原料纯度计算的原料用量（按原料纯度计算的原料用量（%）1 kg 坯坯 料料实实 际际 配配 料料 量量 （g）1000 0.0237=23.71000 0.194=1941000 0.1265=126.51000 0.0051=5.11000 0.0030=3.0（五）由化学组成计算配料量（五）由化学组成计算配料量 例例 某厂的耐热瓷坯料及原料的化学组成如表某厂的耐热瓷坯料及原料的化学组成如表2-5-14，试计算此，试计算此耐热瓷坯的配料量耐热瓷坯的配料量。化化 学学 成成 分分 原原 料料 名名 称称SiO2Al2O3F
41、e2O3CaOMgOK2O Na2O耐耐 热热 瓷瓷 坯坯 料料68.5121.202.750.824.351.68 0.18膨膨 润润 土土 72.3214.110.782.103.132.704.65粘粘 土土58.4828.400.800.330.510.3111.16镁镁 质质 粘粘 土土66.912.840.8322.361.206.35长长 石石63.2621.190.580.130.1314.41石石 英英99.450.240.31氧氧 化化 铁铁9.30碳碳 酸酸 钙钙56.0044.00表表2-5-14 耐热瓷坯料及原料的化学组成（耐热瓷坯料及原料的化学组成（%）灼减量灼减量
42、解解 （1）将原料干燥基化学组成换算成灼烧基（不含灼减量）将原料干燥基化学组成换算成灼烧基（不含灼减量）的化学组成。如所给定的坯料组成中有灼减量，也须同样换算成的化学组成。如所给定的坯料组成中有灼减量，也须同样换算成不含灼减量的各氧化物的百分组成。不含灼减量的各氧化物的百分组成。上述原料经换算后的灼烧基化学组成如表上述原料经换算后的灼烧基化学组成如表2-5-15（K2O、Na2O 以合量计）。以合量计）。化学成分化学成分 原料名称原料名称 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO K2O+Na2O 膨润土膨润土 75.8 14.8 0.82 2.21 3.28 2.84 粘土粘土 65
43、.6 31.9 0.90 0.37 0.57 0.35 镁质粘土镁质粘土 71.5 3.03 0.88 23.8 1.28 碳酸钙碳酸钙 100.0 表表2-5-15 原料灼烧基化学成分（原料灼烧基化学成分（%）（2）列表用化学成分满足法进行配料计算，其坯料中膨润土用）列表用化学成分满足法进行配料计算，其坯料中膨润土用量规定不超过量规定不超过5%，兹定为，兹定为4%。计算过程见表。计算过程见表2-5-16。化化 学学 成成 分分 类类 别别SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOK2O Na2O耐耐 热热 瓷瓷 坯坯68.5121.202.750.824.351.86膨膨 润润 土土 4%3.
44、030.590.030.090.130.11余余 量量 镁质粘土镁质粘土 100 4.22/23.8=17.75%65.4812.7020.610.542.720.160.734.224.221.750.23余余 量量 长石长石 100 1.52/14.41=10.57%52.786.6720.072.242.560.060.730.0101.521.52余余 量量 粘土粘土 100 17.83/31.9=55.8%46.1136.717.8317.832.500.500.720.2100余余 量量石石 英英 100 9.41/99.45=9.48%9.419.4102.000.030.51
45、余余 量量氧化铁氧化铁 100 1.97/93=2.1%0 1.971.970.51 余余 量量氧氧 化化 钙钙 0.51%00.510.51 表表2-5-16 配料量计算过程配料量计算过程（3）计算原料干燥基的百分含量）计算原料干燥基的百分含量 原料原料 灼烧基比例灼烧基比例(%)干燥基比例干燥基比例(%)原料百分含量（原料百分含量（%）膨润土膨润土 4.00 4.20 3.85 镁质粘土镁质粘土 17.75 18.95 17.40 长石长石 10.57 10.57 9.68 粘土粘土 55.80 62.80 57.60 石英石英 9.48 9.48 8.70 氧化铁氧化铁 2.10 2.1
46、0 1.93 氧化钙氧化钙 0.51 0.91 0.84 总计总计 109.1 100.00 在计算粘土用量时所带入的在计算粘土用量时所带入的 MgO及及KNaO，如含量很少，如含量很少，可以不予考虑。，可以不予考虑。五、坯料制备五、坯料制备 将陶瓷原料经过配料和加工后，得到的具有成型性能将陶瓷原料经过配料和加工后，得到的具有成型性能的多组分混合物的多组分混合物称为坯料称为坯料，根据成型方法的不同，坯料通常，根据成型方法的不同，坯料通常可分为三类：可分为三类：（1）注浆坯料）注浆坯料。其含水率为。其含水率为28%35%，如生产卫生陶瓷，如生产卫生陶瓷用的泥浆用的泥浆-产品形状和结构比较复杂、体
47、积较大。产品形状和结构比较复杂、体积较大。（2）可塑坯料）可塑坯料。其含水率。其含水率18%25%。如生产日用陶瓷用。如生产日用陶瓷用的泥团（饼）的泥团（饼）-产品形状和结构比较复杂、体积较小。产品形状和结构比较复杂、体积较小。（3）压制坯料）压制坯料。含水率为。含水率为3%7%，称为干压坯料；含水，称为干压坯料；含水率为率为8%15%，称为半干压坯料。如生产建筑陶瓷用的粉，称为半干压坯料。如生产建筑陶瓷用的粉料料-产品形状比较简单、平板状。产品形状比较简单、平板状。（一）对坯料的质量要求（一）对坯料的质量要求对各种坯料的基本质量要求是对各种坯料的基本质量要求是配料准确，组分均匀，细配料准确，
48、组分均匀，细度合理，所含空气量较少度合理，所含空气量较少。对某类坯料还有各自的具体要求。对某类坯料还有各自的具体要求。1.注浆坯料注浆坯料注浆坯料一般是注浆坯料一般是各种原料和添加剂在水中悬浮的分散体各种原料和添加剂在水中悬浮的分散体系。为了便于加工后的贮存、输送及成型，注浆坯料应满足以系。为了便于加工后的贮存、输送及成型，注浆坯料应满足以下要求：下要求：(1)流动性好流动性好 流动性用流动性用100ml的泥浆从恩格拉粘度计中流出的时间来表的泥浆从恩格拉粘度计中流出的时间来表示示。一般的瓷坯是。一般的瓷坯是1015s，精陶坯为，精陶坯为1525s。注浆成型时希望。注浆成型时希望流动性好，但又不
49、希望含水率太高。流动性好，但又不希望含水率太高。(2)悬浮性好悬浮性好 浆料中各种固体颗粒能在较长的一段时间悬浮而不沉浆料中各种固体颗粒能在较长的一段时间悬浮而不沉淀的性质淀的性质称为泥浆的悬浮性。称为泥浆的悬浮性。它是保证坯体组分均匀和泥它是保证坯体组分均匀和泥浆正常输送、贮放的重要性能之一。粘土的种类和加入量浆正常输送、贮放的重要性能之一。粘土的种类和加入量对泥浆悬浮性影响较大，有时也用悬浮剂来提高泥浆的悬对泥浆悬浮性影响较大，有时也用悬浮剂来提高泥浆的悬浮性能。浮性能。(3)滤过性好滤过性好 滤过性也称渗模性，滤过性也称渗模性，是指泥浆能够在石膏模中滤水成坯是指泥浆能够在石膏模中滤水成坯
50、的性能的性能。滤过性好，则成坯速率较快。当细颗粒过多时，。滤过性好，则成坯速率较快。当细颗粒过多时，易堵塞石膏模表面的微孔脱水通道，不利于成坯。瘠性原易堵塞石膏模表面的微孔脱水通道，不利于成坯。瘠性原料较多时有利于泥浆的脱水成坯。料较多时有利于泥浆的脱水成坯。(4)触变性适当触变性适当 受到振动和搅拌时，泥浆粘度会降低而流动性增加，静受到振动和搅拌时，泥浆粘度会降低而流动性增加，静置后又恢复原状，此外，泥浆放置一段时间后，在维持原有置后又恢复原状，此外，泥浆放置一段时间后，在维持原有水分的情况下也会变稠，水分的情况下也会变稠，这种性质称为触变性。这种性质称为触变性。泥浆的触变性是用厚化系数来表
