陶瓷工藝學

本教材整合了普通陶瓷和特種陶瓷的工藝原理與基本方法，闡述了材料組成和工藝過程對材料性能與結構的影響，為無機非金屬材料專業學生解決陶瓷生產過程中的複雜問題提供了基礎知識和方法。內容涉及陶瓷材料的原料選擇、組成設計、工藝過程、結構形成、性能優化等方面的基本知識和原理。包括原料選擇及加工、坯釉的配料計算、成型工藝、乾燥、燒結及加工等內容。目的是讓學生熟悉陶瓷生產的共性原理，理解工藝因素對陶瓷產品性質與結構的影響，能夠從技術的角度分析陶瓷生產中的問題並加以解決，同時，具備研發和設計新工藝、新技術與新材料的基本能力。 ^[1] 

本書是針對材料類本科專業學生而編寫的，內容寬泛，深入淺出，具有較強的實用性。也可作為材料類工程技術人員的參考用書。 ^[2] 

0 緒論 001

0.1 陶瓷的概念與分類 001

0.1.1 按陶瓷概念和用途分類 001

0.1.2 按坯體的物理性能分類 002

0.2 我國陶瓷技術發展 003

0.2.1 高純、超細、均質的陶瓷粉體制備技術 004

0.2.2 低成本、複雜形狀陶瓷部件成型工藝 004

0.2.3 新燒結技術 005

0.2.4 改善陶瓷材料韌性和可靠性 005

0.2.5 新型功能陶瓷材料 005

思考題 006

1 陶瓷原料及加工 007

1.1 黏土類原料 007

1.1.1 黏土的成因與產狀 008

1.1.2 黏土的組成 009

1.1.3 黏土的工藝性質 017

1.1.4 黏土在陶瓷生產中的作用 023

1.2 石英類原料 024

1.2.1 石英礦石的類型 024

1.2.2 石英的性質 025

1.2.3 石英的晶型轉化 026

1.2.4 石英在陶瓷生產中的作用 029

1.3 長石類原料 029

1.3.1 長石的種類和性質 029

1.3.2 長石的熔融特性 030

1.3.3 長石在陶瓷生產中的作用 032

1.4 其他礦物原料 032

1.4.1 碳酸鹽類 032

1.4.2 滑石、蛇紋石 034

1.4.3 硅灰石、透輝石、透閃石 036

1.4.4 骨灰和磷灰石 038

1.4.5 瓷石 038

1.5 新型陶瓷原料 039

1.5.1 氧化物類原料 039

1.5.2 碳化物類原料 043

1.5.3 氮化物類原料 046

1.6 陶瓷原料的加工與合成工藝 049

1.6.1 原料的精選 049

1.6.2 原料的預燒 051

1.6.3 機械法制備粉體 053

1.6.4 化學法合成粉體 068

思考題 078

2 坯料及其製備 079

2.1 坯料的類型 079

2.1.1 瓷器坯料 079

2.1.2 精陶坯料 083

2.2 坯料配方設計依據與配料計算 083

2.2.1 坯料配方設計的依據 083

2.2.2 坯料配方的計算 084

2.3 坯料的製備 095

2.3.1 坯料的種類和質量要求 095

2.3.2 泥漿的脱水 097

2.3.3 造粒 101

2.3.4 坯料的陳腐和真空處理 102

思考題 105

3 釉料及其製備 107

3.1 釉層的特點與作用 107

3.1.1 玻璃通性 107

3.1.2 釉層結構 107

3.1.3 釉的特點 108

3.1.4 釉的作用 108

3.2 釉層的性質 108

3.2.1 釉層的物理性質 108

3.2.2 釉層的化學穩定性 114

3.3 坯釉適應性 115

3.3.1 坯、釉膨脹係數 115

3.3.2 坯釉中間層的形成 116

3.3.3 釉層的彈性 116

3.3.4 釉層厚度 117

3.4 釉的分類及其組成 117

3.4.1 釉的分類 117

3.4.2 釉料的組成 118

3.5 釉料配方設計依據及配料計算 119

3.5.1 確定釉料配方的依據 119

3.5.2 釉料配方計算 121

3.6 釉漿的製備 127

3.6.1 製備釉漿的工藝 127

3.6.2 釉漿的質量要求及控制 127

3.7 施釉 128

3.7.1 基本施釉方法 128

3.7.2 靜電施釉 129

3.7.3 流化牀施釉 129

3.7.4 幹壓施釉 130

3.7.5 釉紙施釉 130

3.8 釉層的形成 130

3.8.1 釉層加熱過程中的物理化學變化 130

3.8.2 釉層中氣泡的產生 132

思考題 133 ^[1] 

4 成型 134

4.1 概述 134

4.1.1 成型方法分類 134

4.1.2 成型方法的分類與選擇 134

4.2 可塑成型 135

4.2.1 可塑泥料的流變特性 135

4.2.2 影響泥料可塑性的因素 136

4.2.3 滾壓成型 136

4.2.4 旋壓成型 137

4.2.5 塑壓成型 139

4.2.6 擠壓成型 140

4.2.7 軋膜成型 141

4.3 注漿成型 141

4.3.1 注漿成型的特點及其影響因素 141

4.3.2 注漿過程中的物理-化學變化 147

4.3.3 注漿成型工藝 148

4.4 幹壓成型 152

4.4.1 粉料的工藝性能 152

4.4.2 粉料的緻密化過程 153

4.4.3 加壓制度對坯體質量的影響 154

4.4.4 幹壓成型常見缺陷分析 155

4.5 其他成型方法 157

4.5.1 等靜壓成型 157

4.5.2 熱壓鑄成型 159

4.5.3 流延成型 162

4.5.4 紙帶成型 162

4.5.5 注凝成型 163

4.5.6 注射成型 164

4.5.7 陶瓷材料的3D 打印成型 166

思考題 170

5 坯體的乾燥和排塑 172

5.1 乾燥的工藝問題 172

5.1.1 黏土的乾燥敏感性 172

5.1.2 乾燥的工藝過程 173

5.1.3 乾燥收縮與變形 174

5.1.4 乾燥開裂 176

5.1.5 坯體乾燥後性質的影響因素 177

5.2 乾燥制度的確定 178

5.2.1 乾燥速度及其影響因素 178

5.2.2 確定乾燥介質參數的依據 180

5.3 乾燥方法 181

5.3.1 熱空氣乾燥 181

5.3.2 工頻電乾燥 182

5.3.3 微波乾燥 183

5.3.4 遠紅外乾燥 185

5.3.5 綜合乾燥 186

5.4 坯體的排塑 186

5.4.1 排塑的作用 186

5.4.2 影響排塑過程的因素 187

5.4.3 排塑制度的確定 187

5.5 修坯 187

思考題 188

6 燒成 189

6.1 固相燒結和液相燒結 189

6.1.1 燒結類型 189

6.1.2 燒結驅動力 190

6.1.3 固相燒結機理 191

6.1.4 液相燒結機理 194

6.1.5 材料參數對燒結的影響 197

6.2 燒成制度的制定 200

6.2.1 燒成制度與產品性能的關係 200

6.2.2 確定燒成制度的根據 205

6.2.3 燒成制度的確定 206

6.3 燒成方法 207

6.3.1 低温燒成和快速燒成 207

6.3.2 熱壓燒結 211

6.3.3 熱等靜壓燒結 214

6.3.4 放電等離子體燒結 216

6.3.5 微波燒結 218

6.3.6 其他燒結方法 219

6.4 熱工設備 220

6.4.1 間歇式窯爐 220

6.4.2 連續式窯爐 224

思考題 226

7 陶瓷的裝飾、加工及改性 227

7.1 陶瓷裝飾 228

7.1.1 陶瓷顏料 228

7.1.2 色釉 228

7.1.3 彩繪 229

7.1.4 貴金屬裝飾 229

7.1.5 晶化釉 229

7.2 陶瓷的機械加工法 230

7.2.1 陶瓷的切削加工 230

7.2.2 陶瓷的磨削加工 230

7.2.3 陶瓷的研磨 232

7.2.4 陶瓷的拋光 233

7.3 陶瓷的特種加工技術 233

7.3.1 電火花加工 233

7.3.2 電子束加工 235

7.3.3 激光加工 235

7.3.4 超聲波加工 236

7.4 陶瓷表面金屬化 236

7.4.1 被銀法 237

7.4.2 化學鍍鎳法 238

7.4.3 真空蒸發鍍膜 239

7.5 陶瓷-金屬封接技術 239

7.5.1 玻璃焊料封接 239

7.5.2 燒結金屬粉末封接 241

7.5.3 活性金屬封接 241

7.5.4 封接的結構形式 242

7.6 陶瓷表面改性新技術 242

7.6.1 離子注入技術 242

7.6.2 等離子體噴塗 243

7.6.3 激光技術 245

7.6.4 爆炸噴塗 245

7.6.5 陶瓷粉體的表面包覆改性 246

思考題 247

參考文獻 248 ^[1-2]