我們把陶瓷學(xué)定義為制造和應(yīng)用由無機(jī)非金屬材料作為基本組分組成的固體制品的技藝和科學(xué)。這一定義不僅包括陶器、瓷器、 耐火材料、結(jié)構(gòu)黏土制品、磨料、搪瓷、水泥和玻璃等材料，而且 還包括非金屬磁性材料、鐵電體、人工晶體、玻璃陶瓷以及幾年前還不存在甚至至今尚未出現(xiàn)的其他各種各樣的制品。

現(xiàn)代制造方法的發(fā)展、對(duì)所用材料的嚴(yán)格技術(shù)要求以及新的和獨(dú)特的性能，使得傳統(tǒng)的定義對(duì)于我們的目標(biāo)來說是太狹窄 了。新穎的陶瓷材料和新的制造方法的岀現(xiàn)，要求我們對(duì)這種技藝 和科學(xué)進(jìn)行基礎(chǔ)性的探討，并且要對(duì)相關(guān)領(lǐng)域有更廣泛的認(rèn)識(shí)。

陶瓷工業(yè)

陶瓷工業(yè)一個(gè)重要的特點(diǎn)在于它是許多其他工業(yè)部門得以成功運(yùn)作的基礎(chǔ)。例如，耐火材料是冶金工業(yè)的基本組成部分，磨料是機(jī)床工業(yè)和汽車工業(yè) 所必需的，玻璃制品對(duì)于汽車工業(yè)以及建筑、電子和電氣工業(yè)都是必不可少 的，氧化鈾燃料對(duì)核動(dòng)力工業(yè)也很重要，水泥則是建筑工業(yè)的基礎(chǔ)材料。具有 各種特殊電性能和磁性能的陶瓷對(duì)于計(jì)算機(jī)以及其他許多電子設(shè)備的發(fā)展至關(guān) 重要。事實(shí)上，幾乎每一條工業(yè)生產(chǎn)線、每個(gè)辦公室和家庭都與陶瓷材料有 關(guān)。新設(shè)計(jì)出來的各種器件之所以使用陶瓷材料，就是因?yàn)樘沾删哂羞m用的化 學(xué)、電學(xué)、力學(xué)、熱學(xué)和結(jié)構(gòu)性能。

陶瓷之所以重要，首先是由于它們構(gòu)成了一個(gè)大型而基礎(chǔ)的產(chǎn) 業(yè)，其次則因?yàn)樵谠S多應(yīng)用中陶瓷的性能具有關(guān)鍵性的作用。

陶瓷工藝過程

陶瓷的一個(gè)主要特點(diǎn)是脆性，在斷裂發(fā)生時(shí)只有很小的形變甚至沒有形變。這種屬性和能夠發(fā)生屈服與變形的金屬正好相反。因此，陶瓷不 能釆用一般用于金屬的形變工藝來成形。已經(jīng)發(fā)展出兩種基本的陶瓷成形工 藝。一種是用細(xì)顆粒陶瓷原料拌以液體或黏結(jié)劑或潤(rùn)滑劑或氣體空隙，這樣的 混合物具有利于成形的流變性質(zhì)； 這些細(xì)顆粒經(jīng)熱處理后可以聚結(jié)成為黏合的有用制品。這種工藝的要點(diǎn)是首先 尋求或制備細(xì)小的粉粒，將其成形，然后經(jīng)焙燒將其黏結(jié)在一起。第二種基本 工藝是將原料熔融成液體，然后在冷卻和固化時(shí)成形；這種工藝非常廣泛地應(yīng)用于成形玻璃制品。說得完整一些，我們還應(yīng)當(dāng)提到在模型中成形的方法，或是用含有如波特蘭水泥或硅酸乙酯這類黏結(jié)劑的陶瓷料漿浸涂成形的方法。

工藝流程：包括漿料制備、流延成型、干燥、脫脂、燒結(jié)等工序。

1.原材料

自然界中發(fā)現(xiàn)的各種礦物類型主要是由礦物元素的蘊(yùn)藏量和它們的地質(zhì)化學(xué)特性所決定的。注意到氧、硅、鋁三者的總量約占地殼中元素總量 的90% ,因此占優(yōu)勢(shì)的礦物是硅酸鹽和鋁硅酸鹽就不足為奇了。這些 礦物和其他氧化物礦物一起，構(gòu)成了天然蘊(yùn)藏的豐富的陶瓷原材料。礦物一起，構(gòu)成了天然蘊(yùn)藏的豐富的陶瓷原材料。

地殼中常見元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)

陶瓷工業(yè)中所用的礦物原料主要是在復(fù)雜的地質(zhì)變化過程中所形成的無機(jī) 非金屬結(jié)晶固體。這些原料的陶瓷性質(zhì)很大程度取決于其基本成分的晶體結(jié)構(gòu) 和化學(xué)組成以及共生礦物的性質(zhì)和含量。由于形成礦床的地質(zhì)環(huán)境以及后來的 地質(zhì)歷史過程中所發(fā)生的物理和化學(xué)變化等方面的差異，不同產(chǎn)地甚至是同一 產(chǎn)地的原材料的礦物學(xué)特性及其相關(guān)的陶瓷性能也會(huì)有很大的差異。

2.成形與燒成

原材料及其制備方法是影響成形和燒成工藝的關(guān)鍵因素。除了對(duì)顆粒尺寸及其分布有一定要求以外，還需要將原料充分混合。以使坯體內(nèi)具有均勻的性質(zhì)，同時(shí)有利于燒成過程中各個(gè)組分之間的相互反應(yīng)。制備泥漿或細(xì)顆粒塑性坯料時(shí)常用的方法是將各種原料一同置于球磨或攪拌器中進(jìn)行濕法混合。為使?jié)衲サ幕旌狭厦撍刹捎脡簽V或者更為普遍的噴霧干燥。燒成過程借助于由表面能所引起的毛細(xì)管作用力來使材料固化和致密，而這個(gè)作用力是與顆粒尺寸成反比的，所以為使燒結(jié)成功就必須有相當(dāng)比例的細(xì)顆粒材料。

燒成過程借助于由表面能所引起的毛細(xì)管作用力來使材料固化和致密，而這個(gè)作用力是與顆粒尺寸成反比的，所以為使燒結(jié)成功就必須有相當(dāng)比例的細(xì)顆粒材料。

3.熔融與固化

大多數(shù)陶瓷材料在固化時(shí)會(huì)產(chǎn)生大的體積變化，加之陶瓷的導(dǎo)熱性差及其固相是脆性的，因此不宜采用像金屬鑄造那樣的熔融與固化工藝。近年來發(fā)展了單向固化技術(shù)，可以有效地避免固化工藝上的許多困難。單向固化主要用來成形結(jié)構(gòu)受到控制的金屬合金，這些合金由于應(yīng)用于高溫燃?xì)廨啓C(jī)的透平葉片而特別引起人們的注意。就我們所知，尚沒有大規(guī)模采用這種方法來生產(chǎn)陶瓷;但是我們預(yù)料，在今后10年中陶瓷單向固化技術(shù)將發(fā)展成為一個(gè)活躍的研究領(lǐng)域。

工業(yè)玻璃成形工藝最引人注目的特點(diǎn)是成形的快速性及實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的程度。事實(shí)上，這種發(fā)展是技術(shù)上的進(jìn)步影響工業(yè)的典型實(shí)例。在玻璃成形機(jī)械出現(xiàn)以前，大部分生產(chǎn)容器的工業(yè)是以煩器為基礎(chǔ)的。大量的小規(guī)模的炫器制造者專為制造容器而存在。自動(dòng)化玻璃成形機(jī)械的發(fā)展，允許在連續(xù)生產(chǎn)的基礎(chǔ)上快速而有效地生產(chǎn)容器，從而把焰器從普通應(yīng)用中淘汰了。

4.特殊工藝

除了廣泛適用且大量采用的工藝以外，還有各種各樣的特殊工藝對(duì)原來的工藝方法進(jìn)行了新增、改進(jìn)、擴(kuò)展或取代，包括釉料、搪瓷及涂層的應(yīng)用，壓力和溫度同時(shí)作用的熱壓材料，金屬與陶瓷封接方法，玻璃的結(jié)晶，精修及機(jī)械加工，單晶制備以及氣相沉積工藝。

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