第一篇：陶瓷工藝學試題1

2010－201

1（一）

陶瓷工藝學

試卷B

試

卷

紙（1－5）

本試卷5種類型由填空題、選擇題、名詞解釋、簡答題、論述題組成共100分，考試時間120分鐘。

一、填空題，共5題、每題1分（5分）

⑴、景德鎮被譽為我國的瓷都，它主要生產四大名瓷最為特點，這四大名瓷是顏色釉、青花、（）薄胎瓷。⑵、根注漿坯料的含水率一般控制在（）。

⑶、坯體在燒成過程中出現一系列的物理化學變化，那么化學變化的時候石英的晶型轉變是（）溫度

⑷、陶瓷制品有鉛和鎘的問題那么解決鉛鎘的問題溫度要控制在（）以上。

⑸、瓷胎顯微結構的相組成是由（）莫來石、殘余石英、氣孔組成。

二、單項選擇題，共10題、每題2.5分（25分）

⑴、影響粘土可塑性的因素有（）。

A顆粒的分散度、顆粒的形狀、粘土的化學組成 B粘土的粘性、顆粒的形狀、水的用量C顆粒的分散度、顆粒的形狀、水的用量 D粘土的粘性、粘土的礦物組成、粘土的化學組成。

⑵、磷酸鹽類坯料的燒成范圍是（）。

A 1200℃——1300℃ B 1200℃——1250℃ C 1150℃——1200℃

D 1150℃——1250℃

⑶、陶瓷坯料的主要類型有（）等。

A石英質坯料、長石質坯料、絹云母質坯料B長石質坯料、絹云母質坯料、磷酸鹽質坯料、鎂質坯料C 粘土質坯料、絹云母質坯料、磷酸鹽質坯料D碳酸鹽質坯料、磷酸鹽質坯料、鎂質坯料 ⑷、黏土的風化正常情況下（）月。

A 2——3

B 3——5

C 4——6

D 6——7 ⑸、影響注漿成形的主要因素是（）。

A 泥漿的性能、泥漿的壓力、模具的吸水率

B 泥漿的流動性、泥漿的觸變性、泥漿的穩定性

C模具的滲透性、泥漿的粘稠性、泥漿的攪拌性D泥漿的滲透性、模具的科學合理、模具的工藝性

⑹、坯體中的水分有很多，按照結合形式可以分為()。.A 蒸發水、、化學結合水、自由水

B 多余水、自由水、吸附水

C 殘余水、吸附水、化學結合水 D自由水、吸附水、化學結合水 ⑺、坯體在燒成過程中出現一系列物理變化列如（）。

A 體積收縮

B各氧化物的分解

C鐵的還原于分解

D吸碳反應

⑻、陶瓷彩繪裝飾有（）。

A藝術釉、釉上彩、釉下彩

B花釉、釉下彩、釉中彩

C釉上彩、釉下彩、釉中彩

D結晶釉、釉上彩、釉中彩 ⑼、陶瓷釉料的分類按制備方法分可分為（）。

A生料釉、顏色釉、礦物釉

B生料釉、熔塊釉、鹽釉

C長石釉、石灰釉、鎂質釉

D透明釉、無光釉、裂紋釉 ⑽、日用精陶可以分為（）。

A石灰質精陶、長石質精陶 B鎂質精陶、長石質精陶陶、石灰質精陶

D黏土質精陶、長石質精陶

三、名詞解釋，共2題，每題5分（10分）

⑴氧化焰：

⑵顏色釉：

四、簡答題，共3題、每題10分（30分）

⑴簡述陶瓷釉料的分類。

⑵簡述黏土的工藝性能有哪些及對他們的要求是什么？

⑶簡述陶瓷裝飾的意義和目的。

五、論述題，共2題、每題15分（30分）

⑴論述燒成制度

⑵論述各氧化物在坯體中的作用。

C石英質精

第二篇：《陶瓷工藝學》讀書報告

《納米材料與技術》讀書報告

——《陶瓷工藝學》

《納米材料與技術》讀書報告——《陶瓷工藝學》

摘要：本文是基于化學工業出版社出版，張銳主編的《陶瓷工藝學》的讀書報告，其中內容為本書以及文尾的參考文獻內容的整理與引用。可以認為是對陶瓷材料科學的一個概述，包括六項內容。關鍵詞：陶瓷材料；結構；成型；燒結；增韌；

前言

陶瓷材料作為材料業的三大支柱之一，在日常生活及工業生產中起著舉足輕重的作用。陶瓷材料是人類應用最早的材料之一，它是一種天然或人工合成的粉狀化合物，經過成型或高溫燒結，由金屬元素和非金屬的無機化合物構成的多相固體材料。陶瓷材料具有耐高溫、耐腐蝕、耐磨損、原料豐富、成本低廉等諸多優點而被人一直關注。

一、陶瓷的原料

從陶瓷工業發展的歷史上看，人們最初使用的主要是天然的礦物原料或巖石原料。這些天然原料多為硅酸鹽礦物，且種類繁多，資源蘊藏豐富，分布廣泛。但是，由于地質成礦條件復雜多變，天然原料很少以單一的，純凈的礦物產出，往往伴生有不同種類、含量的雜質礦物，使其化學組成、礦物組成和工藝性能產生波動。因此，隨著陶瓷工業的發展，對陶瓷工業性能日益增高的要求，對其原料的要求也越來越高。

事實上，陶瓷制品的性能和品質，既取決于所選用的原料，也有賴于所采用的生產工藝過程。不同的陶瓷制品，需要不同的原料。對于某些陶瓷制品來說，選用一般品質的原料即可滿足陶瓷生產及制品性能的要求。下面就是幾種常見的陶瓷原料：

1、黏土類原料：

黏土是一種顏色多樣、細分散的多種含水鋁硅酸鹽礦物的混合體，為一種層狀結構，具有一定的可塑性以及較高的耐火度、良好的吸水性、膨脹性和吸附性。

2、石英類原料：

結晶態的二氧化硅統稱為石英，其在地殼中豐度為60%，由于經歷的地質作用及成礦條件不同，石英呈多種狀態：水晶、脈石英、砂巖、石英巖、石英砂等。

3、長石類原料：

長石是陶瓷生產中的主要熔劑型原料，一般用作坯料、釉料、色料熔劑等的基本成分。其礦物是架狀結構的堿金屬或堿土金屬的硅酸鋁鹽，常見有鈉長石，鉀長石，鈣長石和鋇長石。所有類的長石都由這四種長石組合而成。

4、其他原料：

瓷石、葉臘石、高鋁質礦物原料、碳酸鹽類礦物原料等，以及新型的氧化物類原料，如氧化鋁，氧化鎂；碳化物類原料，如碳化硅、碳化硼；和氮化物類原料，如氮化硅、氮化鋁。

二、陶瓷的結構

陶瓷材料是由離子鍵或共價鍵結合的含有金屬和非金屬元素的復雜化合物和固溶體。陶瓷是硬的、脆的、高熔點的材料，具有低的導電性和導熱性、良好的化學穩定性和熱穩定性以及高的壓縮強度。

陶瓷材料的相結構主要有三種：晶相，玻璃相和氣相。晶相：晶相是體現陶瓷材料性質的主要組成相，大多數陶瓷材料是由離子鍵和共價鍵為主要結合鍵。晶體中非金屬元素的原子直徑大，可排列成不同的晶系，形成晶體“骨架”，金屬原子的直徑小，處于骨架的間隙中。

玻璃相：玻璃是非晶態材料，由熔融的液體凝固得到。陶瓷中玻璃相的作用是將分散的晶相粘結在一起，降低燒成溫度，抑制晶體長大以及填充氣孔空隙。但玻璃相的機械強度比晶相低，熱穩定性差，在較低的溫度下就開始軟化。而且往往因帶有一些金屬離子而降低陶瓷的絕緣性能。工業陶瓷要控制玻璃相的數量，一般約為20%-40%。

氣相：陶瓷材料中往往存在許多氣孔，體積約占5%-10%，這主要是由于原材料和生產工藝方面的原因造成的。較大的氣孔往往是裂紋形成的原因，因此會降低材料的機械性能。另外，陶瓷材料的介電損耗也因之增大，并造成擊穿強度下降，故一般應盡量降低材料的孔隙率。但在某些情況下，如用作保溫的陶瓷材料和化工用的過濾陶瓷等，則需要有控制的增加氣孔量。

在陶瓷中，其晶體結構比金屬中的晶體結構要復雜的多，其中立方晶系、四方晶系與六方仍是最重要的。在陶瓷材料中，某些晶體結構用典型的化合物的名字表示，如NaCl結構，CaF2結構等。這些典型化合物的化學制品本身在陶瓷材料中并非很重要，但他們代表一大批結構群。

總體來說可以分為氧化物結構與硅酸鹽結構。

氧化物結構的結合鍵以離子鍵為主，通常以AmXn表示其分子式。大多是氧化物中氧離子的半徑大于陽離子半徑。其結構特點是以大直徑離子密堆排列組成面心立方點陣或六方點陣，小直徑的離子排入點陣的間隙處。NaCl結構，CaF2結構，剛玉結構，尖晶石結構均屬于此種結構。

硅酸鹽結構屬于最復雜的結構之一，他們是由硅氧四面體為基本結構單元的各種硅氧集團組成的。按硅氧四面體在空間的不同組合，可形成四大類不同結構特征的材料：島狀硅酸鹽、鏈狀硅酸鹽、層狀硅酸鹽和骨架狀硅酸鹽。

三、陶瓷的成型方法

陶瓷的成型技術對于制品的性能具有重要影響，其成型方法的選擇，應當根據制品的性能要求、形狀、尺寸、產量和經濟效益等綜合確定。

根據坯料含水量的不同，成型方法可以分為：注漿成型法，可塑成型法，干壓成型法和等靜壓成型法。

在選擇成型方法時，需要從以下幾個方面來考慮：

1、產品形狀、大小、厚薄等。一般形狀復雜、大件、薄壁產品，可采用注漿成型法；而具有簡單回轉體形狀的器皿則可采用旋壓或滾壓成型法。

2、坯料的工藝性能。可塑性較好的坯料適用于可塑成型法，可塑性較差的坯料可適用于注漿或干壓成型法。

3、產品的產量和質量要求。產量大的產品可以采用可塑成型法，產量小的產品可采用注漿成型法。有的產品外商指定要求手工成型法，則只好采用這種方法。

4、成型設備要簡單，勞動強度要小，勞動條件要好。

5、技術指標要高，經濟效益要好。

在選擇成型方法時，一方面要根據以上幾個條件來選擇成型方法，另一方面，從理論上難以確定成型方法時，需通過實踐才能確定具體的成型方法。

下面是幾種常用的成型方法：

1、注漿成型：

注漿成型時由物理脫水和化學凝聚共同作用所形成的過程，其中，前者是主要的，后者是次要的。

注漿成型是把泥漿澆注在石膏模中使之成為制品的一種成型方法。花瓶、品鍋、茶壺、糖缸等形狀較復雜的制品多用注漿法成型。注漿成型法較為簡單，即將坯料制成的泥漿注入石膏模型中，因石膏模具有吸水性，所以，靠近模型內壁的部分泥漿中的水，被多孔質的石膏吸收，而在石膏模內壁形成與模型內壁同樣形狀的泥層，這個泥層隨著時間的增加而加厚。停一段時間后，傾去其中的多余泥漿，而靠近石膏模型內壁的泥料層則留在模型內；再過一段時間，泥層自然地收縮而與模型脫離，即可把形成的粗坯取出。可分為空心注漿（單面注漿）和實心注漿（雙面注漿）。為提高注漿速度和坯體的質量，又出現了壓力注漿、離心注漿等方法。

在注漿時，所用的漿料需具備以下性能：流動性、穩定性好；觸變性要小；其含水量盡可能小，滲透性要好；脫模性要好；盡可能不含氣泡。在生產過程中，固相的含量、顆粒大小、泥漿溫度和PH值的高低等因素均會影響到泥漿的流動性。

注漿成型工藝簡單，但勞動強度大，生產周期長，不易實現自動化；且坯料燒結后密度小，機械性能差，收縮變形大。對機械強度、幾何尺寸、電氣性能要求高的新型陶瓷產品，一般不用此種方法。

2、干壓成型：

使用陶瓷粉末，通過加入一定量的表面活性劑，改變粉體表面性質，包括改變顆粒表面吸附性能，改變粉體顆粒形狀，從而減少超細粉的團聚效應，使之均勻分布；加入潤滑劑減少顆粒之間及顆粒與模具表面的摩擦；加入黏合劑增強粉料的粘結強度。將粉體進行上述預處理后裝入模具，用壓機或專用干壓成型機以一定壓力和壓制方式使粉料成為致密坯體。

干壓成型坯體性能的影響因素：1.粉體的性質，包括粒度、粒度分布、形狀、含水率等。2.添加劑特性及使用效果。好的添加劑可以提高粉體的流動性、填充密度和分布的均勻程度，從而提高坯體的成型性能。3.壓制過程中的壓力、加壓方式和加壓速度，一般地說，壓力越大坯體密度越大，雙向加壓性能優于單向加壓，同時加壓速度、保壓時間、卸壓速度等都對坯體性能也有較大影響。

干壓成型的特點：干壓成型的優點是生產效率高，人工少、廢品率低，生產周期短，生產的制品密度大、強度高，適合大批量工業化生產；缺點是成型產品的形狀有較大限制，模具造價高，坯體強度低，坯體內部致密性不一致，組織結構的均勻性相對較差等。

3、可塑成型：

可塑成型主要是通過膠態原料制備、加工，從而獲得一定形狀的陶瓷坯體。雕塑、雕削、拉坯、印坯等都屬于傳統的可塑成型方法。在工業陶瓷生產上應用可塑成型的尚有擠壓、濕壓、車坯、軋膜等成型方法。常用的有擠壓成型，熱壓鑄成型。

擠壓成型即坯料在三向不均勻壓應力作用下，從模具的孔口或縫隙擠出使之橫截面積減小長度增加，成為所需制品的加工方法。

擠壓成型時，要注意對擠制的壓力，擠出速率和管壁的厚度進行合理的控制。

熱壓鑄法是在壓力作用下，把熔化的含蠟漿料注滿金屬模中，等到坯體冷卻凝固后，在進行脫模。這種方法所成型的產品尺寸較準確、粗糙度較低、結構緊密，現已廣泛應用于制造形狀復雜、尺寸和質量要求高的工業陶瓷產品。

熱壓鑄成型時，要注意控制漿料溫度，注模溫度，壓力制度。其缺點在于工序較繁，耗能大，工期長。對薄壁、大而長的制品不宜采用。

4、其他成型方法：

除了以上三種成型方法外，還有紙帶成型，滾壓成型，印刷成型，噴涂成型和爆炸成型等成型方法。

5、坯體的干燥：

在成型后，需要對坯體進行干燥，目的在于提高其機械強度，有利于裝窯操作并保證燒成初期能夠順利進行。干燥制度是磚坯進行干燥時的條件的綜合。它包括干燥時間，進入和排出干燥劑的溫度和相對濕度，磚坯干燥前的水分和干燥終了后的殘余水分等。需根據實際數據進行定量確定。

四、陶瓷材料的燒結

燒結是一種利用熱能使粉末坯體致密化的技術。其具體的定義是指多孔狀陶瓷坯體在高溫條件下，表面積減小、孔隙率降低、力學性能提高的致密化過程。

坯體在燒結過程中要發生一系列的物理化學變化，如膨脹、收縮、氣體的產生、液相的出現、舊晶相的消失、新晶相的生成等。在不同的溫度，氣氛條件下，所發生的變化的內容與程度也不同，從而形成不同的礦物組成和顯微結構，決定了陶瓷制品不同的質量和性能。坯體表面的釉層在燒結過程中也發生各種物理化學變化，最終形成玻璃態物質，從而具有各種物理化學性能和裝飾效果。

燒結一般在工業窯爐中進行，根據燒結樣品的組成和性能不同，制定相應的燒結制度，包括溫度制度、壓力制度和氣氛制度。今年來，一些新的燒結工藝被應用到了制備先進陶瓷及其復合材料上，如，熱壓燒結，熱等靜壓燒結，放電等離子體燒結，微波燒結等。以上工藝過程和原理各有區別，其對燒結樣品的性能影響也不一樣，在實際生產中，需要結合產品性能要求和經濟效益選擇合適的燒結工藝。

影響燒成的因素有很多，在燒成過程中如果控制不當，不但浪費燃料，而且將直接影響產品質量，造成大量廢品，帶來巨大的損失。因此，只有掌握坯體在高溫燒結過程中的變化規律，正確選擇和設計窯爐，科學制定和執行燒成制度，嚴格執行裝燒操作規程，才能提高產品質量，獲得良好的經濟效益。這里，我們首先簡單介紹燒結的參數：

決定樣品燒結性的主要參數有兩大體系：材料參數和工藝參數。

與材料有關的參數有：粉體本身的化學組成、粉體粒度、粉體形狀、粉體粒度分布、粉體團聚程度等。上述參數對于粉體的致密化和晶粒長大、燒結制品的顯微結構等有著很大的影響。理想的顆粒品質是：尺寸小、無團聚、等軸顆粒形狀、尺寸分布范圍小、純度高。除此之外，如果燒結坯體中包含兩種以上的粉體，影響其燒結性能的首要因素是粉體的混合均勻性。提高均勻性不但靠機械混合，一些化學混合方法對于提高粉體的混合均勻性也非常有幫助，如溶膠-凝膠法和共沉淀法。

工藝參數則主要是一些熱力學參數，如燒結溫度、保溫時間、燒結氣氛、壓力、升溫和降溫速度。通常認為，燒結溫度和保溫時間對燒結樣品的性能有著重要的影響，實際燒結過程中，燒結氣氛和燒結壓力對其性能的影響也不容忽視。

燒結工藝從廣義上來說，可以分為固相燒結和液相燒結。在燒結溫度下，粉末坯體在固態情況下達到致密化的燒結過程稱為固相燒結；而在燒結包含多種粉末的坯體時，燒結溫度至少高于其中一種粉末的熔融溫度，從而在燒結過程中出現液相的燒結過程稱為液相燒結。

固相燒結可以分為三個階段：初始階段顆粒形狀改變，中間階段氣孔形狀改變，最終階段氣孔尺寸減小，致密化。

液相燒結也可以分為三個階段：在過渡階段產生可忽略的致密化后，隨著密度的增加，致密化機理逐漸從重排階段變為溶解-沉淀階段，到最后的氣孔排出階段，形成致密的陶瓷制品。

下面則簡單介紹幾種特色燒結方法的工藝原理和特色：

1、熱壓燒結：

熱壓燒結采用專門的熱壓機，在高溫下單相或雙相施壓完成。溫度與壓力的交互作用使顆粒的粘性和塑性流動加強，有利于坯件的致密化，可獲得幾乎無孔隙的制品，因此熱壓燒結也被稱為“全致密工藝”，同時燒結時間短，溫度低，晶粒長大受到抑制，產品性能得到提高。

2、熱等靜壓燒結：

其將粉末壓坯或是裝入包套的粉料裝入高壓容器中，使粉料經受高溫和均衡壓力的作用，被燒結成致密件。其相較與熱壓燒結，可以使燒結溫度降低，精確控制產品尺寸和形狀，且通過后處理工藝，可以減少乃至消除燒結體中的剩余氣孔，愈合表面裂紋，從而提高陶瓷材料的密度和強度。但由于熱等靜壓燒結技術對包套材料及技術要求較高，因此通常用于制造形狀簡單的產品且生產效率低。

3、放電等離子體燒結：

該技術是一種新型的材料制備方法，主要特點是利用體加熱和表面活化，實現材料的超快速致密化燒結。因其具有非常高的熱效率，可在相當短的時間內使被燒結體達到致密，對于燒結難燒結材料有獨特的優勢。

4、微波燒結：

微波燒結是一種利用電解質在高頻電場中的介質損耗,將微波能轉變為熱能而進行燒結。微波燒結具有許多常規燒結無法實現的優點，如高能效、無污染、整體快速加熱、燒結溫度低、材料的顯微結構均勻，能獲得特殊結構或性能的材料等。具有良好的發展前景。

五、結構陶瓷材料材料的傳統韌化方式

陶瓷材料具有高強度、高硬度、耐高溫、耐磨損和重量輕等一系列優良的特性，因此在工業領域中得到了廣泛的應用。但陶瓷材料卻有一個共同的致命弱點——脆性大，而限制其優良性能的發揮,因此也限制了它的實際應用。自增韌方法和第二相增韌是陶瓷材料增韌的傳統方法：

1、自增韌（原位增韌）：

原位增韌是一種較為理想的陶瓷增韌方法。主要通過工藝因素的控制，在材料的燒結制備過程中自生出類似于晶須的棒狀晶粒而使材料得以韌化。原位增韌的韌化機理主要是借助于自增強體的拔出、橋連與裂紋的偏轉機制。

2、第二相增韌：

為了改善陶瓷的韌性,可以在陶瓷基體中加入第二相纖維制成陶瓷基復合材料。

下面陶瓷材料的增韌機理，主要機理包括相變增韌、纖維及晶須增韌、顆粒增韌和裂紋增韌。

1、相變增韌：

相變增韌通常是通過ZrO2相變時伴隨的體積效應來對結構陶瓷進行增韌。ZrO2存在三種晶型：單斜型（常溫相）、四方型（中溫相）和立方型（高溫相）。當介穩相四方型ZrO2發生馬氏體相變時會引起3%—5%的體積效應，吸收能量，此外在體積效應發生時，陶瓷基體已有裂紋尖端產生小裂紋，從而提高材料的韌性。

相變韌化陶瓷的機理主要有：應力誘導相變增韌、相變又發微裂紋增韌、殘余應力增韌等。幾種韌化機理可同時存在，起主導作用的可能是其中的一種或多種。

2、纖維及晶須增韌：

纖維和晶須增韌能改善陶瓷的韌性，提高其強度。較多應用于纖維增韌的有 C纖維、SiC纖維、B 纖維等，應用最廣的是 SiC 纖維。纖維增韌機制有：因模量不同引起的載荷轉移、微裂紋增韌、裂紋偏轉、纖維脫粘和纖維拔出等。

晶須增韌機理有：裂紋橋聯、裂紋偏轉和拔出效應。橋聯作用是指晶須受外力作用時，在斷開的裂紋面之間橋聯。晶須所產生使裂紋閉合的應力消耗了外力所做的功，從而起到韌化目的。裂紋偏轉指裂紋沿結合力較弱的纖維或基體界面彎折，增加裂紋擴展路徑，消耗了能量，達到韌化效果。晶須拔出是指晶須在外界載荷作用下從基體中拔出，因摩擦做功消耗外界載荷的能量，從而使陶瓷韌化。

3、顆粒增韌：

顆粒增韌陶瓷基復合材料是結構陶瓷增韌的另一種有效途徑。在過去，微米級顆粒應用較多。前人實驗研究表明：經200MPa冷等靜壓成型，1300℃(保溫3h)空氣中無壓燒結制備的 5 % LiTaO3/Al2O3陶瓷復合材料，基體晶粒均勻細小，增韌效果較好，斷裂韌性由未增韌的 2.5MPa·m1/2提高到 5.2MPa·m1/2。近年來人們發現：納米顆粒增韌比微米增韌效果更好。顆粒增韌的韌化機理主要有非相變第二項顆粒增韌、延性顆粒增韌、納米顆粒增韌等。

4、裂紋增韌：

裂紋增韌可涵蓋多種復雜增韌補強機理，例如微裂紋、裂紋偏轉、裂紋彎曲、裂紋分岔、裂紋橋聯和裂紋釘扎等多種形式。增韌的根本原因是裂紋擴展的路徑呈現鋸齒狀，表面積增多，應力場的分布發生變化。而納米復合材料中微裂紋尺寸的減小是材料強度提高的另一個原因。當添加的第二相與基體的彈性模量存在差異、界面效應或熱失配產生的內應力施加影響，特別是內應力的不均勻性和界面等與裂紋的相互作用，均容易導致裂紋成核和擴展[3]-[6]。

六、陶瓷材料的韌化進展及納米材料在其韌化中的作用

較新的陶瓷材料韌化機理有：疇轉和孿晶增韌，以及納米顆粒增韌。疇轉和孿晶增韌是一種正在研究的新的陶瓷增韌方法，如將壓電陶瓷作為第二相加入結構陶瓷，達到強韌化目的。壓電第二相不止對裂紋有橋聯和偏折作用，還有由于壓電效應和電疇轉動所引起的增韌作用。在PZT壓電陶瓷中發現極化后陶瓷的斷裂韌性呈現各向異性，這與壓電陶瓷的電疇和PZT陶瓷的準同相界處的四方相—菱方相孿晶相界的各向異性有關。當裂紋擴展方向與極化同向時，在裂紋尖端應力馳豫，電疇轉向垂直于裂紋擴展方向；裂紋擴展方向與極化方向垂直時，裂紋更易于擴展。這對研究新型增韌陶瓷有很好的借鑒作用。氧化鋁/鈦酸鋇是其中的代表性研究。鈦酸鋇晶粒不僅對裂紋有橋聯、殘余應力的偏折作用，比非鐵電相增韌顆粒多了電疇轉動對增韌的形成。在鈦酸鋇含量較高的樣品中發現增韌相與基體應生成大量的雜相，使斷裂韌性反而降低，因此這種增韌機理實現的關鍵是確保鐵電第二相與基體的共存。

納米技術一出現，便在改善傳統材料性能方面顯示出極大的優勢，該方面的研究可能使陶瓷增韌技術獲得革命性的突破。納米陶瓷由于晶粒的細化，晶界數量會極大增加，同時納米陶瓷的氣孔和缺陷尺寸減小到一定尺寸就不會影響到材料的宏觀強度，結果可使材料的強度、韌性顯著增加。

目前對納米SiC或Si3N4增韌結構陶瓷的研究是斷裂力學和材料研究的一個熱點。Al2O3/SiC納米復合材料研究最早，研究成果也最為成熟。當納米SiC顆粒含量為5%時材料的斷裂韌性值達到最大，深入的研究發現：納米SiC顆粒含量小于5%時，在Al2O3/SiC陶瓷材料中發現部分Al2O3基體呈壓應力，其它部分呈張應力；大于5%時,Al2O3基體全部為張應力。裂紋擴展至壓應力區附近即會偏折，從而提高斷裂韌性。也有學者發現：材料斷裂韌性隨著納米SiC含量的增加而增加；納米SiC顆粒與Al2O3晶粒的界面結合強度要大于Al2O3晶界結合強度；Al2O3/SiC陶瓷的斷裂模式隨著SiC含量的增加由沿晶斷裂向穿晶斷裂轉變，是材料斷裂韌性增加的主要原因。

有關納米陶瓷復合材料的增韌強化機理目前還不很清楚，說法不一，歸納起來大致有以下幾種：

1、“細化理論”。該理論認為納米相的引入能抑制基體晶粒的異常長大，使基體結構均勻細化，是納米陶瓷復合材料強度韌性提高的一個原因。

2、“穿晶理論”。該理論認為由于納米顆粒與基體顆粒粒徑存在著數量級的差異以及納米相的燒結活性溫度通常高于基體，在一定溫度下基體顆粒以納米顆粒為核發生致密化而將納米顆粒包裹在基體晶粒內部，因此在納米復合材料中，存在“晶內型”結構，而納米復合 材料性能的提高與“晶內型”結構的形成及由此產生的次界面效應有關。“晶內型”結構能減弱主晶界的作用，誘發穿晶斷裂，使材料斷裂時產生穿晶斷裂而不是沿晶斷裂。

3、“釘扎”理論。該理論認為存在于基體晶界的納米顆粒產生“釘扎”效應，從而限制了晶界滑移和孔穴、蠕變的發生。氧化物陶瓷高溫強度衰減主要是由于晶界的滑移、孔穴的形成和擴散蠕變造成的，因此“釘扎”效應是納米顆粒改善氧化物高溫強度的主要原因[3]-[6]。

結束語

陶瓷材料是材料領域中的一種較新的材料，有著特定的使用領域。近些年來，陶瓷納米化、納米陶瓷、納米器件是陶瓷進一步發展的必然趨勢，也正成為國際研究的一個新的熱點。正因為納米陶瓷具有優良力學性能和某些特殊的功能，使納米陶瓷在多方面都有廣泛的應用，并在許多超高溫、強腐蝕等苛刻的環境下起著其他材料不可替代的作用，具有廣闊的應用前景。但關于其成型和燒結方法，與上文中所述的相關內容有著很大不同，還有待于我們去解決，使其能夠真正應用在日常生活中。

參考文獻

[1] 張銳.陶瓷工藝學.北京：化學工業出版社，2007.[2] 張金升，王美婷，許鳳秀.先進陶瓷導論.北京：化學工業出版社，2007.[3]王瑞鳳，孫志平，鄒麗艷，等.陶瓷材料增韌機理的研究進展[J].陶瓷學報，2011，32（4）：596-601 [4]李婷.談工程陶瓷材料的結構功能及其運用[J].現代技術陶瓷，2012,1：19-24 [5]王柏昆.結構陶瓷韌化機理的研究進展[J].中國科技信息，2007,19：264-273 [6]鄒東利，路學成.陶瓷材料增韌技術及其韌化機理[J].陶瓷，2007,6：5-11

第三篇：陶瓷工藝學習題

1.粘土的成因，一次粘土和二次粘土的性能比較； 2.粘土按耐火度分類方法； 3.高嶺土的由來和化學組成； 4.膨潤土的特點；

5.什么是粘土的可塑性和可塑性指數？

6.粘土泥漿和泥團的觸變性、粘土顆粒的離子交換性； 7.粘土的燒結性能；

8.鉀長石和鈉長石的性能比較；

9.各種石英類原料的共性和區別，指出它們不同的應用領域； 10.粘土在陶瓷生產中的作用

11.長石在陶瓷生產中的作用

12.石英在陶瓷生產中的作用 由化學組成計算礦物組成[例3]后

某原料化學分析如下：求此原料得礦物組成

成分

SiO2

Al2O3

Fe2O3

CaO

Na2O

K2O

H2O

合計 ％

63.36 23.76

0.52

0.69

0.97

1.63

9.07

100.00 由礦物組成計算配方 [例6 ]后

以粘土、長石、石英三種原料配合成含有粘土礦物35％，長石3.％及石英35％ 的瓷坯。粘土由化學分析計算其礦物組成為：粘土礦物：39.5％，長石：25％，石英：35%，長石與石英均為純料。試計算該瓷坯的配方組成。由實驗公式計算配方[例7]后 已知所用原料的實驗式為： 鉀長石：K2O·Al2O3·6SiO2 ； 鈉長石：Na2O·Al2O3·6SiO2 ；鈣長石：CaO·Al2O3·6SiO2

高嶺土：Al2O3·2SiO2·2H2O ；滑石：

3MgO·4SiO2·2H2O ；石英：

SiO2

′瓷坯的化學組成如下：

SiO2

Al2O3

TiO2

Fe2O3

CaO

MgO

K2O

Na2O

IL

合計 ％ 63.18 25.54 0.15

0.33

0.48 0.46

1.94 1.24 7.09 100.41 試用上述原料進行配方計算

4.更換原料時的配方計算[例9后] 三種炻器坯料的配方組成是：粘土甲 83.0公斤，石英 9.6公斤，長石7.4公斤 現要用粘土乙代替粘土甲。粘土甲和粘土乙的示性分析如下： 粘土甲粘土乙

粘土質

66.3％

90.7％ 石英

33.0％

8.2％ 長石

0.7％

1.1％ 試求新配方組成

利用相圖求解：

某廠坯料和所用原料的化學組成如下表：

SiO2

Al2O3

Fe2O3

MgO

CaO

K2O

NaO

I L

合計 坯料 67.52 22.41 0.35

0.28

0.17

3.74 0.60

5.50 100.57 粘土 59.05 29.42 0.51

0.22

0.18

0.32 0.08 10.45 100.22 長石 63.41 19.18 0.17

0.28

0.36 13.79 2.36

0.46 100.41 石英 97.31 1.93

0.26

0.40

0.39

－－－

100.29 試利用K2O-Al2O3-SiO2系統的相圖進行配方計算。何為燒成制度，包括哪些內容？

長石質坯體在加熱過程中的物理化學變化？ v3、何為還原焰燒成？ v4、瓷坯中的二次莫來石？

1、分別說明可塑成型、注漿成型和干壓成型對泥料成形水分的要求。

2、常見的可塑成型方法和注漿成型方法分別適用于哪些產品。

3、滾壓成型？滾壓成型常見的缺陷？

4、方石英晶相的形成過程。

5、瓷相中莫來石如何轉化來的。

6、玻璃相的存在形式及形成過程。

7、粘土在陶瓷坯料中的作用。

8、粘土在陶瓷釉料中的作用。

9、如何提高陶瓷產品的白度。

10、粘土在釉料中的作用？

11、影響泥漿流變性的因素

12、泥漿流動性與哪些因素有關

13、泥漿的澆注性能包括哪些內容？

14、干壓粉料的工藝性能要求？

15、調節坯料流動性性能常用的添加劑及其作用機理。

16、可塑性坯料生產過程中，干法生產和濕法生產的優缺點比較。

17、舉可塑性坯料制備一工藝流程的實例，并對其進行論證。

18、蒙脫石，葉臘石，伊利石同屬TOT結構，但其可塑性具有很大差異，其不同的原因。

19、分析粘土的組成和性能，通常從哪三方面來分析，為什么？ 20、影響可塑性和觸變性的原因。

21、結合性與可塑性的關系

22、粘土在加熱過程中的物理和化學變化

23、鉀長石和鈉長石的熔融特性？它們存在差異的原因。

24、長石在陶瓷坯料中的作用。

25、長石在陶瓷釉料中的作用及常見的長石替代原料有哪些？

26、石英的理論晶型轉化情況？一級轉變的特點？二級轉變的特點？一級轉變和二級轉變相比體積效應的特點。

27、在普通陶瓷生產過程中石英實際轉變情況？

28、石英的晶型轉變在實際生產中有利與有害之處？如何應用與避免？

29、石英在陶瓷坯料中的作用？ 30、石英在陶瓷釉料中的作用？

31、簡述傳統陶瓷和現代陶瓷的概念。

32、陶瓷分類常用的依據及分類情況。

33、陶瓷發展史上的四個時期，三大飛躍

34、宋代五大名窯及產地。

35、瓷坯中方石英晶相的形成過程。

36、瓷坯中莫來石的種類及由來。

37、瓷坯中玻璃相的存在形式及形成過程。

38、何為長石質瓷。

39、何為絹云母質瓷。

40、色釉按其呈色機理如何分類，各舉一例。

41、影響精陶制品后期龜裂的主要因素。

42、影響瓷器透光度的主要因素。

43、簡述泥漿的稀釋機理。

44、坯釉之間如何形成良好的中間層？

45、乳濁釉與化妝土的區別？

46、遠紅外干燥的特點。

47、簡述瓷坯在氧化焰燒成過程中各階段（四個）發生的主要物理、化學變化？

48、簡述熱空氣干燥和微波干燥的機理，比較兩種方法的優缺點。

49、簡述燒結法制備陶瓷顏料的工藝過程及各環節的要求？ 50、影響干燥速度的因素？

1、如何提高傳統陶瓷制品的強度？

2、長石質瓷、滑石質瓷、骨灰瓷都具有半透明性，高白度的特點，試從組成、結構和工藝性能對比其半透明性，高白度的不同的原因。

3、從坯釉料化學組成的特征出發，論述我國南方和北方陶瓷生產工藝的特點以及產品特色。

4、制定瓷器燒成制度的依據。

5、陶瓷的強度與其顯微結構的關系？如何控制生產工藝過程保證制品有較高的強度？

6、試比較在傳統陶瓷燒成過程中氣氛對燒成質量的影響？

7、我國南北方瓷器生產原料和燒成制度的特點以及產品風格的異同。

8、試述陶瓷材料的相組成特點及其對材料性能的影響。

9、試述粘土、長石和石英三大原料在陶瓷生產中的作用。

10、一次燒成工藝是我國陶瓷燒成常用的工藝，試述在燒成過程中坯釉發生的物理化學變化。

第四篇：材料工藝學試題

《無機材料工藝學》過程考核二試題

(無機材料生產過程的共性與個性)

一、名詞解釋(4分×5=20分)

1.可塑性：

2.水泥：

3.玻璃中間體：

4.燒成：

5.壓制成型：

二、簡答題(5分×6=30分)

1.粘土類原料如何分類？粘土的主要化學成分和礦物組成是什么？

2.玻璃生產中二次氣泡產生的原因有哪些？

3.玻璃的熔制包括哪幾個階段？

4.物料干燥分為哪些過程？

5.水泥生產時加入石膏的作用？

6.硅酸鹽水泥熟料煅燒后冷卻的目的是什么？為什么在生產時間中常采用急速冷卻？

三、論述題(10分×5=50分)

1.試述無機材料生產過程的共性。

2.注漿成型的方法有哪些？注漿成型過程中有哪些物理化學變化？

3.硅酸鹽水泥生料在煅燒過程中的物理化學變化有哪些？

4.玻璃生產包括哪些工藝階段？各工藝階段的要點有哪些？

5.什么叫坯釉適應性？影響坯釉適應性的因素有哪些？

第五篇：陶瓷工藝學綜合實習報告

景德鎮高等專科學校

學生實習報告

實習名稱:陶瓷工藝學綜合實習

實習單位：景德鎮市陶瓷股份有限公司 實習時間：2012年06月15日上午 實習人員: 10材料全體同學 指導老師: 劉文茂、王炳山、邵莊 校外指導老師:

陳

濤 報告人：彭永平學號: 201003080107

201003080107 10光伏材料 彭永平

目錄

1．前言..................................................................................1 2．實習流程安排..................................................................2 3．實習目的..........................................................................2 4．實習過程內容..................................................................3 5．實習心得體會..................................................................8

前言

古語有云“紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行”古人告訴我們要真正理解書中的深刻道理，就必須親身去躬行實踐。對于每個在校大學生來說“實習”是必不可少的一種經歷，它使得我們置身于社會，在實踐中了解社會，在鞏固課堂知識的同時，學會對知識的充分運用。實習又是每個在校生對課堂知識轉換為實際操作的一種體驗，它讓我們學到了很多不同于課堂上的知識，既開闊了視野，又增長了見識，為我們真正走向社會打下了堅實的基礎，也是我們走向工作崗位的第一步。首先要感謝老師的精心安排給我們帶來了這樣一次具有特殊意義的社會實踐，讓我們能夠提早走進企業，了解企業。讓我們更加清楚的認識到理論知識是實際的基礎，時刻鞭策我們要學習掌握好課堂上的知識。其次要感謝景德鎮陶瓷股份有限公司的工作人員熱情的接待，給了我們良好的學習環境，開闊我們的視野。

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實習流程安排

1.6月15日上午8：00光伏班全體同學在校內圖書館門前集合。

2.8：30由劉文茂老師清算統計到場人數，并作相關講話,隨后出發。

3.由劉文茂老師統一帶領乘坐103路公交至景德鎮市陶瓷股份有限公司。

4.在瓷廠門口集中聽取校外指導老師陳濤對該廠的簡單介紹以及注意事項。

5.由企業工作人員帶領進入紅葉陶瓷制品展廳參觀。

6.由陳濤老師帶領進入陶瓷生產車間，參觀了解陶瓷產品的生產工藝流程。

7.聽取陳濤老師的講解，更加清晰的了解陶瓷生產的設備、流程以及工藝特。

8.結束實習，指導老師講話后，回校撰寫實習報告。

實習目的

1.以理論為基礎以實際為參照，更加有效的掌握課本《陶瓷工藝學》內的課程內容，在鞏固課本知識的同時，提高對理論知識在實際中的運用；

2.通過參觀、實踐、調查、實測，提高學生的實際動手能力，以及發現問題、分析問題和解決問題的能力；

3.以社會實踐的形式開闊學生視野，增進學生對陶瓷材料專業的熱愛，彌補課堂知識與實際應用中的缺陷；

4.進一步認識了解掌握日用陶瓷的生產設備，生產方法，生產流程，以及生產工藝。5． 進一步了解釋提高對陶瓷生產企業的認識，以及對我國現今陶瓷發展的認識。

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實習過程內容

景德鎮陶瓷股份有限公司，右圖中同學們正在認真聽取工作人員講解

陶瓷在我國源遠流長，自古以來就被當做優良的裝飾材料。陶瓷藝術是火與土凝結的藝術，中國的陶瓷工藝具有精湛的制作藝術和悠久的歷史傳統，在世界上都是少見的，永遠值得我們后人敬佩、學習和引以自豪，很榮欣老師能給予我們這次學習的機會。

6月15上午八點，我班在校圖書館門口集合后由劉文茂老師帶隊統一乘坐103路公交，前往景德鎮紅葉陶瓷股份有限公司（江西省景德鎮市朝陽路558號）參觀學習。

來到紅葉瓷廠后，我們受到了瓷廠陳濤老師的熱情接待，很快的我們就來到了紅葉陶瓷的成品展區，在解說員的帶領下我們首先了解到，景德鎮陶瓷股份有限公司是一個極具文化底蘊、極具發展內涵、極具投資價值的大型企業。是江西省工業旅游示范點、全國重要的高檔瓷日用瓷、禮品瓷、陳設藝術瓷的出口基地。“紅葉”，以其歷史的文化積淀，精湛的陶瓷工藝，國際最先進的生產設備和科學規模的生產管理，定位一流卓越的品質以及優雅雍容的審美，成就國內陶瓷界躋身中南海、人民大會堂、APEC會議等國家重要場合的專用陶瓷的知名品牌。在工作人員的講解下我們又了解到紅葉陶瓷的特色所在，隨著近代科學技術的發展和人民生活水平的提高，特別是近年來由于陶瓷的各種優良性能越來越突出的表現出來，陶瓷這種材料越來越受到人們的重視，對陶瓷的研究也越來越多，陶瓷的應用更加廣泛，其品種也發生了很大變化，經過幾代“紅葉人”的努力打造出了特有的品牌，有“會唱歌的餐具”之稱的陶瓷飯碗每個都可以發出和諧美

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妙的聲音；專利打造的雙層杯，簡單的杯子里面卻包含令人不簡單的意義，其青花、粉彩、玲瓏、顏色釉特色茶具，更是光彩奪目，在展廳流光溢彩。

展廳里陳列的部分陶瓷制品

隨著工作人員的腳步，我們越走越遠，了解的越來越多，在她詳細的講解中我們了解到各類日用陶瓷的基本制作手法及工藝，認識到陶瓷原料的多樣性包括高嶺土、粘土、瓷石、瓷土、著色劑、青花料、石灰釉、石灰堿釉等等。學到很多書本中沒有的知識，比如說陶瓷原料中一些日用名稱。隨后工作人又員給我介紹了釉上彩、釉中彩及釉下彩的區別和各自優缺點以及如何從瓷器的色彩，花

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樣，色澤上，簡單的區分出陶瓷制品的優劣，以及如何辨別手繪和貼花。從中了解到，白如玉，明如鏡，聲如罄，薄如紙是優質陶瓷制品的通性。

全國陶瓷創新設計大賽優秀作品

參觀中了解到陶瓷的種類分為：美術陶瓷，衛生衛浴陶瓷，建筑陶瓷，園林陶瓷，日用陶瓷以及機械陶瓷，根據其材料的特性已經成品的性能，陶瓷在我們的生活中起到了相當大的左右。從古至今應用依舊十分的廣泛，從湯勺飯碗鍋瓶到大型的航天器材，足以說明我們的生活已經離不開陶瓷制品。從中又凹顯出，陶瓷制作工藝的重要性，由于有限的資源，陶瓷材料的開發利用以及改良顯得格外的重要。對于我們材料工程專業的學子來說無疑是一種學習的責任所在。

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講解員也是不斷的提醒我們要好好的學習，為我國的陶瓷產業發展作貢獻。

左圖為等靜壓成型 右圖為滾壓成型

隨后我們在陳濤老師的帶領下進入了陶瓷生產車間，了解了一般的日用陶的生產工藝。觀看了等靜壓成型以及滾壓成型兩種成型方法。

等靜壓成型是將待壓試樣置于高壓容器中，利用液體介質不可壓縮的性質和均勻傳遞壓力的性質從各個方向對試樣進行均勻加壓，當液體介質通過壓力泵注入壓力容器時，根據流體力學原理，其壓強大小不變且均勻地傳遞到各個方向。此時高壓容器中的粉料在各個方向上受到的壓力是均勻的和大小一致的。通過上述方法使瘠性粉料成型致密坯體的方法稱為等靜壓法。滾壓成型工藝主要是靠材料的塑性移動滾壓加工成各種形狀復雜的軸桿、閥門芯和特殊緊固件等產品。滾壓成形是線接觸，連續逐步地進行，所需變形力較小，一個行程可生產一個或幾個工件。滾壓成型工藝和切削、磨削工藝相比，它不僅生產效率高、節約材料，而且產品強度高、質量穩定，這種工藝特別適于加工的特長短難于切削的工件，尤其對年產上百萬件大批量的產品，采用滾壓成型工藝最為有利，經濟效益也最為可觀。

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左貼花

中素燒

右浸釉

在取得白坯后，入窯素燒，經過精修、施釉，進行釉燒，對出窯后的白瓷檢選，得到合格白瓷。對合格白瓷進行貼花、鑲金等步驟后，入烤花窯燒烤，開窯后進行花瓷的檢選，得到合格花瓷成品。

最后我們了解到，由于每一種土因燒成溫度不同收縮率的關系，所雕塑出來的產品原型要比最終出來的產品大。

高溫產品的收縮率是： 1.16-1.17

（燒成溫度為1350 左右）

中溫產品的收縮率是：

1.15

（燒成溫度在1250左右）

白云土的收縮率大約是： 1.05

（燒成溫度在1050 左右）

一個大貨模具大約只可以生產50-80 個產品（根據產品的紋路來定）

大貨模具的烘干: 根據模具的大小來定，1-3天不等

成型的方式主要有三種:

a 注漿 ： 主要多用于不規則產品

b 壓力：

主要多用于盤，碟等平面產品 C 滾壓： 主要用于杯，碗等圓形產品

窯爐目前主要有三種:

a 立方窯（也叫梭式窯）

b 隧道窯

c 電窯（這一種用得很少）

一般在窯爐里需要燒10小時左右（不含退溫在內），溫度按以上燒成的溫度 烤花： 以上三種窯爐都可以烤花，溫度在800度左右。

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實習心得體會

時間總是太匆匆，短暫的實習很快便結束，我想首相應該感謝指導老師給予我們的這次學習機會，讓我們在實踐中充實了自己的專業知識，其次感謝景德鎮陶瓷股份有限公司給我們提供了這樣一個良好的學習環境。

在實習參觀中我進一步了解認識到了陶瓷制作的工藝流程：

學習鞏固了等靜壓成型，和滾壓成型的基本原理和操作。通過實際、直觀的參觀，進一步強化了課堂知識，了解了陶瓷廠進行實際生產的設備、工藝等操作技術問題，在與廠外指導老師的交談中對陶瓷生產的各個環節和主要設備都有了一定的認識。

在實習過程中我也感受到了陶瓷生產工人的艱辛，了解到廠房內存在的一些不足之處，比如說粉體的污染會直接或間接的給陶瓷工人身體帶來傷害。這讓我認識到在幾千年的陶瓷發展中陶瓷生產環境是至關重要的。對于未來機械化的工業發展來說大型的陶瓷生產設備取代人工勞動力是很有必要的。

在這半天的實習中，我感覺到陶瓷行業并不是人們想象的那樣，所謂的三高一低的問題：高能耗、高污染、高耗資源和低產出，正隨著科技的不斷發展，新工藝，新技術的發明和引進被解決，因此陶瓷行業還存在著很大的機遇。作為一名工科大學生，應該更多地得到這方面的鍛煉，培養吃苦耐勞的品質和創新精神，為祖國的強大作出自己的努力！

在與廠內指導老師的交談中他們能夠熱情地為我們解答疑問，這給我留下了很深的印象，由于他們的耐心講解，我對生產實踐又有了更新、更深的認識。通過這次實習我相信在以后的生活中我將體會到更多的東西，也相信自己在下一次實習中將會認知的更多，所獲得的實踐經驗讓我受益終生，在我畢業后的實際工作中將不斷的得到驗證，我會不斷的理解和體會實習中所學到的知識，在未來的工作中我將把我所學到的理論知識和實踐經驗不斷的應用到實際工作來，充分展示自我的個人價值和人生價值。

我認識到課堂知識的重要性，理論知識是實際的基礎，只有學習好了課堂知識才能更好的在實際中進行操作。最后感謝指導老師的指導。