【正文】 土：指數(shù) l～ 7，指標(biāo) ；非塑性粘土：指數(shù) 1。一般而言，固體分散相越細(xì)、分散度越高、比表面積越大，可塑性就越好。 處于可塑狀態(tài)的粘土或坯料是一固、液并存的多 相體系。 “液限 ”是指粘土或坯料由塑性狀態(tài)進(jìn)入流動(dòng)狀態(tài)時(shí)的含水量。粘土的工藝性質(zhì)取決于粘土的化學(xué)成分、礦物組成、顆粒組成。此外，粘土顆粒的形狀及結(jié)晶程度對(duì)工藝性質(zhì)亦有一定影響。絹云母是白云母和伊利石之間的過(guò)渡產(chǎn)物。與白云母比較伊利石含 K2O 較少，含水較多；與高嶺石比較伊利石含 K2O 較多，而含水較少。 ③ 伊利石類 伊利石又稱水云母（因白云母水化而得名），礦物顆粒很小，?；煊衅渌惩恋V物。白色微帶淺黃或綠色，玻璃光澤，致密塊體呈蠟狀光澤。 葉蠟石 （也稱葉臘石）也是常用的一種粘土礦物。沿 c 軸方向的氧層與氧層間聯(lián)系力很小，水分子與其他極性分子易侵入層間而形成層間水，層間水的數(shù)量常隨外界環(huán)境的溫、濕度而變化，引起 c軸方向的膨脹與收縮，這就是蒙脫石的吸 水特性。 蒙脫石結(jié)晶程度差，輪廓不清楚，很難發(fā)現(xiàn)其單晶體。 ② 蒙脫石類 蒙脫石 ，又稱微晶高嶺石或膠嶺石，以蒙脫石為主要礦物的粘土叫膨潤(rùn)土。故層間結(jié)合力較弱，易于裂開(kāi)及滑移，層間不易吸附水分子。 高嶺石屬三斜晶系，晶體多呈六角鱗片狀，也有粒狀、桿狀的，輪廓較清楚，晶片往往互相重疊，顆粒平均尺寸為 ～ 3μm，晶片厚約 。 表 11 幾種典型粘土的化學(xué)組成 名 稱 化 學(xué) 成 分（ %） SiO2 Al2O3 Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O Na2O 燒失 景德鎮(zhèn)高嶺土 蘇州土 界牌桃紅土 山西大同土 淄博焦寶石 唐山紫木節(jié) （ 2）粘土的礦 物組成 無(wú)機(jī)非金屬材料制品所用的粘土的主要礦物為高嶺石類（包括高嶺石、多水高嶺石等）、蒙脫石類（包括蒙脫石、葉臘石等）和伊利石（也稱水云母）類三種。 2．粘土的組成 粘土的組成通常指化學(xué)組成、礦物組成和顆粒組成。顆粒較細(xì)，水中易分散，可塑性好，含雜質(zhì)較多，一般呈疏松狀、板狀、頁(yè)狀。 二次粘土：又稱沉積粘土或次生粘土，是由風(fēng)化而成的一次粘土經(jīng)雨水、河川的漂流及風(fēng)力作用，而遷移在低洼的地方沉積形成的粘土層。 由于母巖不同，風(fēng)化、水解、蝕變的條件不同，常形成不同類型的粘土礦物。實(shí)際上硅酸鹽礦物的風(fēng)化過(guò)程是上述三種作用錯(cuò)綜交叉進(jìn)行的。自然界的粘土呈白、黃、紅、黑、灰等多種顏色，顆粒微細(xì)，多數(shù)均小于 2μm，晶體有片狀、管狀、球狀及六角鱗片狀等。本章主要介紹天然礦物原料、化工原料和合成原料。為今后發(fā)展到根據(jù)一定性能要求，進(jìn)行結(jié)構(gòu)與工藝設(shè)計(jì)奠定初步的基礎(chǔ)。采用 X射線衍射、中子衍射儀測(cè)定晶體結(jié)構(gòu)和點(diǎn)陣常數(shù)、固體中的缺陷，用光學(xué)顯微鏡、電子顯微鏡來(lái)研究陶瓷燒結(jié)體的顯微結(jié)構(gòu)。 （ 4）施釉及燒結(jié)：國(guó)外，施釉方法由傳統(tǒng)的釉漿浸釉、噴釉、澆釉發(fā)展到用釉粉壓制施釉的方法?，F(xiàn)在為制備超細(xì)粉末，采用化學(xué)氣（液）相沉淀，溶膠－凝膠法，氣流粉碎，超聲波粉碎等方法來(lái) 制備（膠體顆粒１０ ７ ～１０ ９ m）。 按吸水率分類 現(xiàn)在陶瓷：無(wú)機(jī)非金屬固體材料 的通稱。此外，陶瓷作為中國(guó)古老文明與藝術(shù)的象征，使得日用瓷具有最廣泛的實(shí)用性和欣賞性，也是陶瓷科學(xué)技術(shù)與工藝美術(shù)有機(jī)結(jié)合的產(chǎn)物，陶瓷從作為日用品開(kāi)始，已逐步發(fā)展為國(guó)民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域中的重要材料?！短沾晒に?學(xué)》電子教案 緒 論 陶瓷工藝學(xué)是無(wú)機(jī)非金屬材料重要的專業(yè)課程，它以陶瓷材料的性質(zhì) ─結(jié)構(gòu)─工藝之間的關(guān)系為綱，闡明材料的組成，鍵性，結(jié)構(gòu)與性能的內(nèi)在聯(lián)系，討論工藝方法對(duì)產(chǎn)品性能的影響。陶瓷已從古老的藝術(shù)宮殿走 出來(lái)，跨進(jìn)了現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的行列之中 。 從概念上可以看出陶瓷內(nèi)涵的擴(kuò)大 二、陶瓷的發(fā)展史概述 陶器的起源和演變 由陶到瓷的發(fā)展 我國(guó)歷代瓷器的成就 三、陶瓷在現(xiàn)代化建設(shè)中的作用 四、現(xiàn)代陶瓷技術(shù) １、新技術(shù)與新工藝的采用： （１）原料制備：最初采用天然原料，不加任何處理。 一些半干壓成型的建筑陶瓷，鐵氧體及電子陶瓷普遍地采用噴霧干燥法進(jìn)行坯料加工和造粒。煅燒方法除傳統(tǒng)的常壓燒結(jié)外，氣氛燒結(jié)、壓力燒結(jié)（如熱壓、熱等靜壓）已應(yīng)用于陶瓷生產(chǎn)中去。 新品種的開(kāi)發(fā) 由于科學(xué)技術(shù)的推動(dòng)和需要，也使得能充分利用陶瓷的物理與化學(xué)特性開(kāi)發(fā)出許多在高科技領(lǐng)域中應(yīng)用的功能材料與結(jié)構(gòu)材 料。 第一章 原料 本講主要介紹第一章原料中的第一節(jié)礦物原料。 第一節(jié) 粘土類原料 粘土是無(wú)機(jī)非金屬材料制品生產(chǎn)的重要原料之一。將其與水拌和能塑成各類形狀，干后形狀不變，且有一定機(jī)械強(qiáng) 度，煅燒后堅(jiān)硬如石。 當(dāng)含有 O N CO酸堿、可溶性鹽類物質(zhì)的天然水與巖石長(zhǎng)期作用時(shí)，使巖石產(chǎn)生溶解、水化和侵蝕，從而形成新的礦物。 （ 2）粘土的分類 粘土種類繁多，為便于研究，一般可按成因、產(chǎn)狀、工藝性能及礦物組成等來(lái)分類。二次粘土顆粒細(xì)小，可塑性強(qiáng)，耐火度較低，常因混入呈色雜質(zhì)而帶各種顏色。如膨 潤(rùn)土、球土、木節(jié)土等。 （ 1）粘土的化學(xué)組成 因?yàn)檎惩潦呛X硅酸鹽的混合物，其化學(xué)成分主要是 SiO Al2O3 和 H2O，由于成礦條件不同，粘土中同時(shí)含有堿金屬氧化物 K2O、 Na2O，堿土金屬氧化物 CaO、 MgO 及著色氧化物 Fe2O3 、 TiO2 等。 ① 高嶺石類 高嶺石是一種常見(jiàn)的粘土礦物，因首先發(fā)現(xiàn)于江西景德鎮(zhèn)浮梁縣的高嶺村而得名，國(guó)際上也將一切利于制瓷的粘土均稱為高嶺土（ Kaolin）。二次高嶺土中粒子形狀不規(guī)則，邊緣折斷，尺寸較小。但由 于水的楔裂作用，或外部機(jī)械力的作用，易使層間分離，粒子破壞，從而提高比表面積及分散度，增加了可塑性。呈白色或灰白色，有時(shí)因含雜質(zhì)而呈黃色、淺紅色、藍(lán)綠色等。晶粒極細(xì)小，一般小于 ，呈不規(guī)則的粒狀或鱗片形膠狀。因吸水后體積膨脹，有時(shí)大到2O～ 30 倍，故名膨潤(rùn)土。葉蠟石化學(xué)通式為：，其理論化學(xué)組成為： Al2O3 %、 %、 H2O %。硬度 1～ 2，密度為 左右，熔點(diǎn) 1700℃ 。它是包括水黑云母、水白云母、蛭石等似云母的一類成 分較復(fù)雜、分布很廣、產(chǎn)量也大得粘土礦物。所以伊利石是高嶺石和白云母的中間產(chǎn)物。 （ 3）粘土的顆粒組成 粘土的顆粒組成是指粘土中含有不同大小顆粒的百分含量。一般來(lái)說(shuō)，片狀顆粒較其他形狀的顆粒堆集密度大、塑性大、強(qiáng)度高。現(xiàn)將粘土原料的幾種主要性質(zhì)介紹如下： （ 1）可塑性 當(dāng)粘土與適量的水混練后形成泥團(tuán)，此泥團(tuán)在外力作用下產(chǎn)生變形但不開(kāi)裂，當(dāng)外力去掉以 后，仍能保持其形狀不變，粘土的這種性質(zhì)稱為可塑性。 “可塑性指數(shù) ”是液限與塑限之差。粘土可塑性的大小主要取決于固相及液相的性質(zhì)和數(shù)量。層狀粘土礦物的薄片狀粒較桿狀、棱角狀顆粒的塑性為好。 （ 2）結(jié)合性 粘土的結(jié)合性是指粘土能夠結(jié)合非塑性原料而形成良好的可塑泥團(tuán)，并且有一定干燥強(qiáng)度的能力。一般加砂量＞ 50%為結(jié)合力強(qiáng)的粘土，加砂量在 25%～ 50%為中等結(jié)合力粘土，加砂量＜ 20％為結(jié)合力弱的粘土。 粘土的陽(yáng)離子交換容量按下列順序自左到右逐漸減?。? H+ ＞ Al3+ ＞ Ba2+ ＞ Sr2+ ＞ Ca2+ ＞ Mg2+ ＞ NH4+ ＞ K+ ＞ Na+ ＞ Li+ 在粘土顆粒的棱角上，陰離子亦會(huì)被粘土顆粒吸附，但吸附能力較小，陰離子取代能力自左到有逐漸減?。? OH ＞ CO32 ＞ P2O74 ＞ CNS ＞ I ＞ Br ＞ Cl＞ NO3 ＞ F ＞ SO42 粘土離子交換能力的大小除與離子性質(zhì)有關(guān) 外，還與粘土礦物的種類、有序度、分散度、粘土中有機(jī)物的含量和粘土礦物的結(jié)晶程度等因素有關(guān)。 影響粘土觸變性的因素有許多，如粘土的礦物組成、顆粒大小及形狀、水分含量、吸附離子的種類及其水化性，以及泥料（泥漿）的溫度等。觸變性與吸附離子及離子水化度有關(guān)，陽(yáng)離子價(jià)數(shù)越小或價(jià)數(shù)相等半徑較小者，觸變性亦愈大。如觸變性過(guò)小，則生坯強(qiáng)度差，影 響脫模及精坯的質(zhì)量。 可塑泥團(tuán)的厚化系數(shù)為放置一定時(shí)間后，球體或圓錐體壓入泥團(tuán)達(dá)一定深度時(shí)剪切強(qiáng)度增加的百分?jǐn)?shù)。 （ 5）收縮 粘土泥料在干燥時(shí)顆粒間的水分排出，顆?；ハ嗫繑n，引起體積收縮，稱為干燥收縮。體收縮近似等于線收縮的三倍（誤差6％～ 9％）。如收縮太大 ，在干燥、燒成時(shí)會(huì)產(chǎn)生有害應(yīng)力致使產(chǎn)品變形開(kāi)裂。當(dāng)溫度繼續(xù)升高時(shí)，收縮將不斷增大，氣孔率不斷降低。出現(xiàn)此情況的最低溫度就叫軟化溫度，如圖 l3 中的 t3。它反映了材料在無(wú)荷重時(shí)抵抗高溫作用的穩(wěn)定性。反之，耐火度就低，燒成溫度范圍窄。 （ 1）高鋁礬土 (bauxite)，又稱鋁土礦 ,由鋁的氫氧化物 —一水硬鋁石、一水軟鋁石和三水鋁石三種礦物組成（化學(xué)沉積巖）。隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，豆?fàn)罨驂K狀構(gòu)造，密度約 。 硅線石 (silimanite)，化學(xué)組成 Al2O3 %, SiO2 %,含 Fe2O3 可達(dá) 23%。熔點(diǎn) 1850℃ ，是一種高溫變質(zhì)礦物。三方晶系，晶體呈扁平柱 狀，有時(shí)呈放射狀集合體。藍(lán)晶石在高溫煅燒時(shí)，于 1200℃ 開(kāi)始分解生成莫來(lái)石和游離 SiO2，伴隨這種反應(yīng)產(chǎn)生約 15%的體積膨脹，所以需預(yù)先煅燒方能在耐火材料和陶瓷工業(yè)中應(yīng)用。呈灰色、褐色或淺紅色。紅柱石具有高的耐火度及化學(xué)穩(wěn)定性和良好的機(jī)械強(qiáng)度，可用作高鋁質(zhì)耐火材料、高技術(shù)陶瓷原料，色美透明者可作寶石。 石英的種類 由于地質(zhì)產(chǎn)狀不同，石英呈現(xiàn) 為多種狀態(tài)，其中最純的石英稱為水晶。含 SiO2 大于 99％，雜質(zhì)很少，外觀呈白色，半透明，有油脂光澤，具有貝殼狀斷口，硬度高，是陶瓷釉料和優(yōu)質(zhì)玻璃的好原料。 石英巖