最新陶瓷工艺原理复习题答案版.docx

最新陶瓷工艺原理复习题答案版.docx

《最新陶瓷工艺原理复习题答案版.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《最新陶瓷工艺原理复习题答案版.docx（15页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

最新陶瓷工艺原理复习题答案版

1.粘土在陶瓷制备中的作用是什么？

①在常温下可提高坯料的可塑性和结合性，高温下仍留在坯体中起结合作用；

②坯体是Al2O3成分的主要提供者，烧成中形成一次莫来石和二次莫来石；

③粘土使注浆泥料与釉料具有悬浮性和稳定性；

④粘土原料亲水及干燥后多孔性与干燥强度，使坯、釉层具有良好吸釉、印花能力；

⑤在生产中的不利因素：

分解、收缩、杂质、有机物多、纯度低、定向排列。

2.石英在陶瓷制备中的作用是什么？

①在烧成前是瘠性原料，对泥料的可塑性起调节作用，降低坯体的干燥收缩，缩短干燥时间并防止坯体变形；

②烧成时，石英部分熔解于液相中，增加熔体粘度，未熔解石英构成坯体的骨架，防止坯体软化变形；

③在瓷器中，合理的石英颗粒能大大提高坯体的强度，否则效果相反。

同时能改善瓷坯的透光度和白度；

在釉料中石英是生成玻璃质的主要成分，能提高釉的熔融温度和粘度，赋予釉高的力学强度、硬度、耐磨性和耐化学腐蚀性。

3.对石英进行预处理时，一般在1000℃左右预烧，然后快速冷却，其目的是什么？

天然石英是低温型的β-石英，其硬度为7，难于粉碎。

故有些工厂在粉碎前先将石英煅烧到900－1000℃以强化晶型转变，然后急冷，产生内应力，造成裂纹或碎裂，有利于对石英的粉碎。

此外通过煅烧可使着色氧化物显露出来。

便于拣选。

4.一次莫来石与二次莫来石的形貌生成机理有何不同？

一次莫来石：

鳞片状、短柱状。

固相反应，升温高火期。

二次莫来石：

针状、交织成网状。

过饱和析晶，升温高火期。

5.可塑性；可塑性指数；可塑性指标

•可塑性：

在超过屈服点的外力作用下，泥团发生塑性变形，但并不破裂，除去外力后，仍保持变形后形状的性质。

也可以说是可被塑造成为多种形状的性质。

•可塑性指数：

表示粘土（坯泥）能形成可塑泥团的水分变化范围，从数值上是液限含水率减去塑限含水率。

•可塑性指标：

是指在工作水分下，粘土（或坯料）受外力作用最初出现裂纹时应力与应变的乘积。

6.试写出高岭土加热过程中的主要化学反应。

①脱水阶段：

高岭石脱水后生成偏高岭石，同时收缩率增大，吸热效应,失重：

Al2O3·2SiO2·2H2O=Al2O3·2SiO2+2H2O

（偏高岭石）

②脱水后产物继续转化阶段：

偏高岭石由925℃开始转化为铝硅尖晶石，同时体积收缩，发生放热效应：

2（Al2O3·2SiO2）=2Al2O3·3SiO2+SiO2

（铝-硅尖晶石）

铝硅尖晶石继续加热到1050℃开始转化成莫来石，分离出方石英发生放热效应：

3（2Al2O3·3SiO2）=2（3Al2O3·2SiO2）+5SiO2

铝-硅尖晶石莫来石方石英

7.试述氧化硅、氧化铝、氧化钾、氧化钠、碱土金属氧化物在陶瓷中的作用。

1、氧化硅的作用：

瓷中的SiO2以"半安定方石英"、"残余石英颗粒"、溶解在玻璃相中的"熔融石英"，以及在莫来石晶体和玻璃态物质中的结合状态存在。

SiO2是瓷的主要成分，含量很高，直接影响瓷的强度及其它性能。

但含量不能过高，如果超过75%接近80%，瓷器烧后热稳定性变坏，易于出现自行炸裂现象

2、氧化铝的作用：

瓷中的Al2O3主要以长石和高岭土引入，是成瓷的主要成分，一部分存在于莫来石晶体内，另一部分溶于熔体中以玻璃相存在。

Al2O3可以提高瓷的化学稳定性与热稳定性，提高瓷的物理化学性能和机械强度，提高白度。

但含量过多会提高烧成温度，过少（低于15%）则瓷坯趋于易熔，容易变形。

3、氧化钾与氧化钠的作用：

K2O、Na2O主要以长石引入，它们也是成瓷的主要成分，起助熔剂作用。

存在于玻璃相中提高透明度。

K2O还可使瓷的音韵宏亮，铿锵有声，而Na2O过多，则瓷的声音沉哑。

一般K2O与Na2O总量控制在5%以下为宜，否则会急剧地降低烧成温度与热稳定性。

4、碱土金属氧化物（CaO、MgO等）的作用：

引入少量的CaO、MgO等，可以提高瓷的热稳定性和机械强度，提高白度与透光度，改进瓷的色调，减弱铁钛的不良着色作用。

8.影响泥团可塑性的因素有哪些？

矿物种类：

可塑性好的矿物特点：

①颗粒细②矿物解理产生片状结构矿物③颗粒表面水膜厚。

固体颗粒大小和形状：

①颗粒越小，含水量越大（比表面大）、可塑性越好。

如果颗粒过小则收缩大。

②颗粒形状板片状、短棒状的比表面比球状和立方体大很多，易形成面与面接触，构成的毛细管半径小，毛细管力大，可塑性大。

③捣打出的料比磨出来的料的可塑性好。

吸附离子的影响：

价＞价＞价即离子进入胶团的吸附层价越高，胶粒净电荷越低，双电层越薄，斥力越小，胶粒引力增大，可塑性增加。

对同价离子，离子半径越大可塑性越强，离子半径小，表面电荷密度大，水化能力强，水化后半径增大，与胶粒的吸引力减弱，进入吸附层的数量减少，电位高，胶粒斥力增大。

（氢粘土除外）

液相数量和性质：

水份提高，屈服值下降，最大变形量增大，其乘积必出现一极值

液相的表面张力大，增加泥团的可塑性，否则降低，加酒精降低表面张力，会降低可塑性，加粘性物如羧甲基纤维素，聚乙烯醇、淀粉、桐油等会提高可塑性。

9.泥料陈腐的作用是什么？

（1）使泥料中的水分分布更加均匀,提高了泥料的可塑性。

（2）增加腐植酸物质的含量，提高可塑性,提高坯体的强度,减少烧成变形。

10.影响泥浆流动性有哪些因素？

（1）固相含量、颗粒大小和形状：

阻力：

①水本身吸引力；②固相与水吸引力；③固相与固相碰撞

泥浆的阻力来自泥浆的粘度，一切可以降低粘度的措施都可减少阻力。

阻力主要来自于固体颗粒移动的碰撞阻力，固相增多→阻力增加。

水多→干燥缺陷

固相量相同→粒径小→比表面积大→水膜面积大→自由水少→粘度大

颗粒形状：

颗粒运动既有平移又有旋转，球形颗粒成等轴颗粒阻力小。

（2）泥浆温度：

温度上升，粘度下降，加速泥浆脱水。

（3）水化膜的厚度：

若干燥温度超过一定值，粘土颗粒表面结构破坏，吸附的离子和粘土颗粒结合变松，再水化时形成较厚的水化膜，导致流动性变差。

（4）pH值：

提高瘠性料浆流动性和悬浮性的方法之一。

影响胶团结构、Zeta电位和离解程度。

（5）电解质：

影响双电层厚度和Zeta电位

11.什么是造粒？

造粒是指在很细的粉料中加入一等塑化剂，通过一些工艺手段制成粒度较粗，具有一定假颗粒，流动性好的粒子。

12.何为晶界？

晶界有何特点？

晶界：

晶粒在烧成时会逐渐长大，直到相互接触，共同构成晶粒间的界。

特点：

（1）晶界的扩散与传质比晶粒内部要快得多

（2）晶界上存在应力，各组分的膨胀系数不同，同晶体不同晶轴的膨胀系数不同，应力大时导致产生裂纹并使晶粒分离.

（3）晶界上易出现溶质偏析或淀析，即晶界附近溶质浓度有增有减，晶界中出现相分离。

Al2O3，加MgO，出现MgO·Al2O3尖晶石，阻止晶粒长大

（4）晶界上有空间电荷

（5）晶界上的熔融温度一般比晶粒低

（6）晶界内容易包裹气孔（气体也是“杂质”）

13.有的陶瓷产品为了实现某些性能要求晶粒比较细小，假设该陶瓷产品是块体材料（即不是膜材料），请说明要制备出晶粒细小的制品应当采用什么措施？

（1）原料的晶粒应当更为细小或者在烧成时通过分解或者化学反应形成细小晶体；

（2）加入限制晶粒长大的物质；

（3）非常短的时间内快速烧成，如等离子体烧结、微波烧结等；

（4）采取措施降低烧结温度，如通过加压（热等静压等）或者超细的原料、加入适当的烧结助剂等；

（5）烧成制度要合理，适当减少在高温的时间，增加中温时间。

14.部分陶瓷原料需要预烧，其原因何在？

目的：

稳定晶型，预分解，利于粉碎。

①稳定晶型：

对于同质多晶体，希望稳定晶型以避免晶型转变带来体积效应而对产品质量产生影响。

一般高温形态晶型最稳定，性能也最好。

②改变物性：

滑石（～℃）：

片状结构→引起定向→开裂与变形→与烧后→破坏滑石片状结构。

石英（℃）：

通过预烧使结构疏松，利于粉碎（℃体积效应）。

粘土（～℃）：

脱除结构水，减少收缩。

15.陶瓷原料的纳米化有何优缺点？

纳米陶瓷粉体是介于固体与分子之间的具有纳米尺寸（0.1-lOOnm）的亚稳态中间物质。

随着粉体的超细化，其表面电子结构和晶体结构发生变化，产生了块状材料所不具有的特殊的效应：

优点：

1.具有极小的粒径、大的比表面积和高的化学性能。

可以降低材料的烧结致密化程度，节约能源。

2.使材料的组成结构致密化、均匀化，改善陶瓷材料的性能，提高其使用可靠性。

3.可以从纳米材料的结构层次（0.1-100nm）上控制材料的成分和结构，有利

于充分发挥陶瓷材料的潜在性能。

而使定向设计纳米材料的组织结构和性能成为可能。

缺点;1、需要过多的黏结剂、压坯容易产生分层和回弹、素坯密度低且容易开裂等。

用传统的成型方法达不到纳米陶瓷的要求，因而需要采用新型的成型技术.2、很难在烧结过程中有效抑制晶粒生长，易导致晶粒过分长大，影响陶瓷性能。

3、纳米粉体由于比表面积大，颗粒间的相互作用力使其发生团聚。

团聚在成型时将导致素坯的堆积密度降低和形态不均匀，同时会引人大量的缺陷和气孔。

16.对注浆用浆料的质量有何要求？

流动性好：

料浆容易充满模型的各个部位，检验时，将料浆从小孔中流出应能连成不断的细丝。

悬浮性好：

料浆久置后残渣分层沉淀。

颗粒小，粘土可塑性好，含量高，悬浮性好。

触变性适当：

触变性过大，容易堵塞泥浆管道，脱模后坯体容易塌落变形。

泥浆触变性过小，生坯强度不够，影响脱模与修坯质量。

滤过性好，水分容易扩散，迁移，缩短成型时间。

泥浆含水量少，加入表面活性剂。

泥浆中气泡少（干燥收缩小）真空处理、陈腐

17.对干压粉料的质量有何要求？

（1）尽量提高粉料体积密度；

（2）流动性要好；（3）对粉料要进行造粒处理，细粉要尽可能少；（4）在压力下易于粉碎；（5）水分要均匀。

18.列出一种制备干压粉料的工艺流程。

19.试分析影响注浆成形速度的原因及提高速度的方法。

①降低泥层阻力，适当减少塑性原料，增粗泥浆颗粒，加入解凝剂改善流动性。

②提高吸浆过程推动力，石膏的毛细管力要大。

③提高泥浆和模型的温度。

④采用压力注浆，真空注浆、离心注浆成组注浆、热浆注浆等的强化注浆方式。

20.坯体干燥过程有哪几个典型阶段？

它们各有什么特点？

⑴加速干燥阶段：

水分不断蒸发，直至表面温度达到干燥介质的湿球温度。

⑵等速干燥阶段：

干燥介质的条件恒定不变，水分由坯体内部迁移到表面的内扩散的速度与表面水分蒸发扩散到周围介质中去的外扩散的速度相等。

⑶降速干燥阶段：

蒸发速度和热能消耗减小，坯体表面温度渐渐升高，坯体表面与周围干燥介质间的温差渐渐减小，坯体表面上的水蒸气分压降低。

⑷平衡阶段：

当坯体表面水分达到平衡水分时，表面蒸发与吸附达成动态平衡，表现干燥速度为零。

21.确定干燥介质的参数要考虑哪些因素？

温度：

①坯体性质；②热能的充分利用及设备因素；③其他因素：

干燥方式、坯体厚度及形状、干燥设备的结构及坯体防止方式与位置流速、流量、受热面积等。

湿度：

分段控制湿度；

速度与流量：

流量大，干燥快，易导致不均匀（边角处干燥很快）；

速度大，需要的动力以及气体带走的热聊大，要综合考虑。

22.试列出可以使温度梯度和湿度梯度一致的二种坯体干燥方法，并简述理由。

①工频电干燥：

由于坯体端面间的整个厚度同时进行加热。

②红外线干燥：

坯体干燥时所必须的能量由红外线供给，保证坯体内部温度高于外表面温度。

23.微波干燥、红外干燥、电干燥、热风干燥的原理和优缺点？

微波干燥：

微波是介于无线电波与远红外之间的电磁波，频率为1000-300000MHz之间，以微波辐射使生胚内极性的分子（水）运动，摩擦产生的热能使生坯干燥，水的介电损耗及介电常数较大，能吸收较多的微波能，水分多的地方发热多，坯体的热湿扩散方向一致，干燥效率高。

红外干燥：

水对红外很敏感，能产生强烈吸收，并且红外线有一定的穿透力，使得坯体的热湿扩散反向一致，远红外干燥速度快，为热风干燥速度10倍以上。

干燥速度快，节约能源，干燥效果好且均匀。

电干燥：

在坯体两端加上电压，坯体成为电阻，从而发热，含水率高的部件电阻小干燥的快，通过这种平衡使得坯体干燥均匀，并且内部由于热量难于散发，能够使得内部的温度高于表面，使热梯度与湿梯度方向一致而促进干燥。

含水率低于百分之5时点解消耗剧增，所以应当采用其他方式进一步干燥。

热风干燥：

坯体与热空气接触吸收空气中热量蒸发水分，因坯体外表面温度比内部温度高，故热梯度与湿梯度方向相反，干燥效率较低。

24.陶瓷坯体的干燥主要有哪些方法？

试简述这些方法的优缺点？

热风、红外、微波、电热、高频、热泵、同上。

25.烧成制度包括哪些方面？

制定烧成制度要考虑哪些因素？

温度制度：

指升温速度、烧成温度、保温时间及冷却速度；

气氛制度：

氧化、还原、中性或其他气氛；

压力制度：

窑炉内气体的压力大小；

实际生产中还要考虑窑炉加热类型、内部结构和装窑方式等因素。

26.烧成温度和烧结温度有何异同？

烧成温度：

为了达到产品的性能要求，应该烧到的最高温度。

是指陶瓷坯体烧成时获得最优性质时的相应温度，即烧成时的止火温度。

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。

27.坯体的烧成温度范围宽窄对其烧成有何影响？

坯体的烧成温度范围宽，烧成过程温度控制要求低，烧成设备选择多，不易过烧或生烧，产品质量高，容易控制；反之坯体的烧成温度范围窄，烧成温度要求高，设备要求严苛，容易生烧或过烧，从而产生次品和废品。

28.气氛对陶瓷烧成有什么影响？

烧成气氛可分为：

氧化气氛、还原气氛、惰性气氛。

●还原气氛对氧化物陶瓷的烧结有促进作用，在氧分压低的气氛中，如在氢气、一氧化碳、惰性气体或真空中烧成的，可得到良好的氧化物陶瓷烧结体；

●气氛中存在的水蒸气能促进氧化镁陶瓷坯体的初期烧结；

●在还原性（如氢气）、中性（如氮气）和惰性（如氩气）气氛中烧成都有利于BaTiO3陶瓷的半导体化，即有利于陶瓷材料室温阻值的降低。

29.如何实现陶瓷低温快烧？

调整坯、釉料组成

提高坯料细度

减少坯体入窑水分，提高坯体入窑温度

控制坯体厚度、形状和大小

选用温差小和保温良好的窑炉

选用抗热震性良好的窑具

30.陶瓷的实际强度与理论强度有何关系？

为什么？

陶瓷的实际强度比理论强度低1-2个数量级。

陶瓷的实际强度比理论强度低得多的原因是其组织中存在晶界，晶界对其强度的破坏作用很大。

因为晶界上存在晶粒间的局部分离或空隙，晶界上原子间键被拉长、键强度被削弱，相同电荷离子的靠近产生斥力、可能造成微裂纹。

 影响陶瓷强度的主要因素是晶界的存在，同时受陶瓷组织的致密度、杂质和其他各种缺陷的影响也很大，另外陶瓷强度对应力状态特别敏感。

 消除晶界的不良作用是提高陶瓷强度的基本途径，同时通过一定工艺提高陶瓷组织的致密度、减少气孔率、减少缺陷、细化组织等可使陶瓷强度接近理论值。

31.分别讨论K2O,Na2O,Al2O3这几种成分对陶瓷烧成的影响。

Al2O3可提高化学稳定性，含量多可提高烧成温度，若过少则使坯体易熔，容易变形。

K2O,Na2O都降低烧成温度

32.陶瓷材料生产的热加工过程中必须控制其冷却制度的原因及其要点。

答，快速烧成的坯体缓慢冷却时，由于二次莫来石的生长，会降低抗张强度，而缓慢烧成的坯体缓慢冷却后，其抗张强度可提高20%。

冷却最初阶段，冷却速度对坯体中晶粒的大小，尤其对晶体的应力状态有很大的影响。

含玻璃相较多的致密坯体，在冷却中玻璃相由塑性状态转为固态时，瓷坯结构有显著的变化，从而产生较大的应力。

因此采取高温段快冷，和低温段缓冷，则相当于保温时间延长，影响晶粒大小。

高温阶段快冷还能抑制熔体析晶，提高釉面光泽度。

对于热膨胀系数大或存在较多SiO2,ZnO等的瓷坯，由于晶型转变伴随体积较大变化，所以在此温度应缓慢冷却。

对于厚而大的坯体。

若冷却速度太快，体积变化不均匀使应力集中，而引起变形和开裂。

33.干压成型时坯体的强度和哪些因素有关？

如何提高生坯强度？

干压成型时坯体的强度的影响因素有：

1、干压工艺的影响，包括加压方式，加压压力以及加压速度及保压时间2、粉体性能的影响，包括颗粒粒度、粘结剂及水分含量、粉料流动性。

提高生坯强度的方法有，选择合适的加压方式和加压压力，适当延长保压时间，选择合适的粉料：

颗粒粒度合适、粘结剂及水分含量适中、粉料流动性好的粉料

34.如何减少陶瓷烧成的变形与开裂？

（一）变形：

1.熔剂型原料含量适中，减小烧成体积收缩，2、延长陈腐时间，，保持配体水分均匀，颗粒大小接近。

3、成型时，填料和压力要均匀。

4、干燥制度要合理，内外及上下收缩一致。

5、产品在烧成中坯体预热与升温时，升温速度不宜过快。

烧成温度不宜过高或保温时间不宜太长。

在我们学校大约有4000多名学生，其中女生约占90%以上。

按每十人一件饰品计算，大概需要360多件。

这对于开设饰品市场是很有利的。

女生成为消费人群的主体。

（二）开裂：

1、减少坯料中高干燥敏感性原料的含量，选择合理干燥制度。

2、配体不宜过分干燥。

3、成型时，填料和压力要均匀。

坯体密度要一致。

4、烧成时升温速度控制不宜太快，冷却时也并不应过快。

35.影响陶瓷力学性能有哪些因素？

如何提高陶瓷的强度？

根据调查资料分析：

大学生的消费购买能力还是有限的，为此DIY手工艺品的消费不能高，这才有广阔的市场。

陶瓷材料本身的脆性来自于其化学键的种类，实际陶瓷晶体中大都以方向性较强的离子键和共价键为主，多数晶体的结构复杂，平均原子间距大，因而表面能小，很容易由表面或内部存在的缺陷引起应力集中而产生脆性破坏。

影响陶瓷强度的主要因素如下：

6、你购买DIY手工艺制品的目的有那些？

（1）气孔率对强度的影响 

调研提纲：

气孔是绝大多数陶瓷的主要组织缺陷之一，气孔明显地降低了载荷作用横截面积，同时气孔也是引起应力集中的地方（对于孤立的球形气孔，应力增加一倍）。

由试验数据和经验公式可知，当气孔率为10％时，陶瓷的强度降低到无气孔时的一半。

硬陶瓷的气孔率约为3％，陶器的气孔率约为10％～15％。

当材料成分相同，气孔率的不同将引起强度的显著差异。

为了获得高强度，应制备接近理论密度的无气孔陶瓷。

（2）晶粒尺寸对陶瓷强度的影响 

6、你购买DIY手工艺制品的目的有那些？

室温断裂强度无疑随晶粒尺寸的减小而增高。

所以，对结构陶瓷材料来说，努力获得细晶粒组织，对提高室温强度是有利而无害的。

 （3）晶界相的性质、厚度、晶粒形状对强度的影响 

2003年，上海市人均GDP按户籍人口计算就达到46700元，是1995年的2.5倍；居民家庭人均月可支配收入为14867元，是1995年的2.1倍。

收入不断增加的同时，居民的消费支出也在增加。

2003年上海居民人均消费支出为11040元，其中服务性消费支出为3369元，是1995年的3.6倍。

 陶瓷材料的烧结大都要加入助烧剂，因此形成一定量的低熔点晶界相而促进致密化。

晶界相的成分、性质及数量（厚度）对强度有显著影响。

晶界相最好能起到阻止裂纹过界扩展并松弛裂纹尖端应力场的作用。

晶界玻璃相的存在对强度是不利的，所以，应通过热处理使其晶化。

对单相多晶陶瓷材料，晶粒形状最好为均匀的等轴晶体，这样承载时变形均匀而不易引起应力集中，从而使强度得到充分发挥。

（一）上海的经济环境对饰品消费的影响  （4）温度对强度的影响 

  陶瓷材料的一个最大特点就是高温强度比金属大得多。

汽车用燃气发动机的预计温度为1370℃，这样的工作温度，Ni、Cr、Co系的超耐热合金已无法承受，但Si3N4、SiC陶瓷却大有希望。

1、你一个月的零用钱大约是多少？

提高陶瓷的强度的办法有：

1、控制显微结构

1、荣晓华、孙喜林《消费者行为学》东北财经大学出版社2003年2月减少陶瓷的气孔及缺陷，降低晶粒尺寸、减少晶界玻璃相的存在

3．www。

oh/ov。

com/teach/student/shougong/2、增韧

复合强化增韧、相变增韧、复合强化增韧、耦合增韧等。