yy陶瓷工艺实验设计报告要求

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yy陶瓷工艺实验设计报告要求

//m.kkreddy.com 15-09-26 点击: 字体: 【大中小】

yy陶瓷工艺实验设计报告要求

陶瓷工艺设计性综合实验设计报告

题目：瓷质墙地砖坯料配方设计、试样制备及其性能测试

学院：材料科学与工程

专业名称：无机非金属材料工程

学号： 201202020214

姓名：杨文静

指导老师：任强王莹何选盟

2015年10月

1.实验目的 ........................................................ - 2 -

2.实验安排 ........................................................ - 2 -

2.1查资料 .................................................... - 2 -

2.2实验过程 .................................................. - 2 -

2.2.1原料处理 ............................................ - 2 -

2.2.2配料、球磨、烘干、造粒 .............................. - 2 -

2.2.3成型 ................................................ - 2 -

2.3完成实验总结报告 .......................................... - 3 -

3.实验内容 ........................................................ - 3 -

3.1课题背景 .................................................. - 3 -

3.2目的和意义 ................................................ - 3 -

3.3坯料配方设计与计算 ........................................ - 3 -

3.3.1坯料配方设计 ........................................ - 3 -

3.3.2坯料配方设计要点 .................................... - 4 -

3.3.3坯料配方计算过程 .................................... - 6 -

3.4坯料的制备 ............................................... - 10 -

3.5压制成型 ................................................. - 11 -

3.6烧成过程的变化及烧成温度的确定 ........................... - 13 -

3.6.1烧成过程的变化 ..................................... - 13 -

3.6.2烧成温度的确定 ..................................... - 13 -

3.7成品、半成品性能测定 ..................................... - 14 -

3.7.1泥浆流动性的测定 ................................... - 14 -

3.7.2瓷坯抗弯强度的测定 ................................. - 14 -

4预先设计实验流程 ............................................... - 15 -

4.1工艺流程图 ............................................... - 15 -

4.2预测实验过程中出现问题 ................................... - 15 -

5总结 ........................................................... - 15 - 参考文献 ......................................................... - 16 -

- 1 -

陕西科技大学实验设计报告

1.实验目的

1.1了解常用陶瓷原料在陶瓷坯料中的作用；

1.2掌握坯料配方设计和实验研究方法；

1.3掌握实验技能，提高动手能力；

1.4提高分析问题和解决问题的能力；

1.5为毕业论文实验、进一步深造或从事专业技术工作奠定良好的基础。

2.实验安排

2.1查资料

进行坯体配方设计和计算，完成实验方案设计报告。

2.2实验过程

2.2.1原料处理

粉碎机或研钵（颗粒小于1mm或全部通过20目筛）

2.2.2配料、球磨、烘干、造粒

配料量 300g

2.2.3成型

按模具尺寸、每个7g原料成型试样33个以上，测试烧结温度范围用20个，按烧成温度烧成10个。

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陕西科技大学实验设计报告

2.3完成实验总结报告

3.实验内容

3.1课题背景

随着经济的发展和生活水平的改善,人们对住居环境的要求越来越高,推动了瓷质砖材料的发展。同时瓷质砖以其气孔率低、机械性能好、抗化学腐蚀和抗冻性能好等优良特性，在建筑装饰行业得到广泛应用。近年来随着抛光砖多次布料技术、渗花技术、微粉布料技术等新的装饰技术的出现。更加完善了瓷砖的外观效果，开拓了更为广泛的使用领域，特别是等超大规格产品的出现，已逐渐取代天然石材在外墙、地面及家庭台面板等方面的装饰应用。

当瓷质砖在各个领域不断拓展应用范围的同时，人们对产品内在性能也提出了更高的要求：如高强度超薄型瓷板用于外墙干挂、高强耐磨型用于大流量人行地面、高强度耐急冷急热型用于台面板等、这一切都促进我们对瓷质砖坯体的组成、生产工艺与显微结构和材料性能进行研究，以求能开发出满足市场需求的高性能、低成本和能大批量生产的高档瓷质砖产品。

3.2目的和意义

本人在这里仅就其坯料为研究对象，通过查阅文献选择一种瓷质墙地砖陶瓷坯料配方，来完成实验，致力总结出较合适的坯料配方。

3.3坯料配方设计与计算

3.3.1坯料配方设计

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陕西科技大学实验设计报告

表3-1实验原料的化学组成（wt%）

原料 SiO2 Al2O3 Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O Na2O 烧失量石英 98.5 0.7 0.1 0.1 - 0.3 - - 0.3 长石 64.3 18.9 0.1 - 0.6 0.2 13.7 2.1 0.5 生砂

石

碱矸 44.2 39.5 0.2 0.1 0.2 - - - 15.8 37.5 39.3 0.6 1.4 1.4 1.8 0.2 2.1 15.7 滑石

粉 62.0 0.4 0.1 - 1.5 30.5 - - 5.5

洪江

土

苏州

土 49.5 34.4 0.4 － 0.3 0.1 1.2 0.4 13.3 46.43 39.87 0.50 － 0.32 0.10 －－ 12.30

表3-2 初步设计的坯料的化学成分

SiO2

64.80 Al2O3 21.42 Fe2O3 0.35 TiO2 0.13 CaO 0.45 MgO 1.56 [1] Na2O 2.65 IL 4.72 K2O 4.24

3.3.2坯料配方设计要点

（1）原料

A粘土

①软质：硬度低，可塑性、结合性好，杂质较多，成泥后干燥收缩率大，烧后白度低。苏州土、洪江土、碱矸（实验室提供）等。

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②硬质：硬度较高，可塑性、结合性较差，杂质少，干燥收缩率小，烧后白度高。实验室提供大同土（生砂石）。

B长石

钾、钠长石，K2O（Na2O）?Al2O3?6SiO2 硬度莫氏 5～6级；无可塑性，瘠性原料。

① 钾长石：肉红色透明感岩石；熔融温度1200～1220℃，高温黏度较大，对黏土和石英的溶解能力较低。

② 钠长石：淡肉红色略白色透明感岩石；熔融温度1180～1200℃，高温黏度较小，对黏土和石英的溶解能力较高。

C石英

理论组成：SiO2 ；熔点：1713℃；硬度：莫氏7级；白色块状或砂状，瘠性原料。

晶型转变： β-石英 ?α-石英（573℃）ΔV＝0.82％

实验室提供河南石英砂引入量20%～40%

（2）各种原料作用

A粘土在陶瓷坯料中的作用

①赋予坯料以可塑性或结合性。保证成型性能及泥浆稳定性。强可塑性粘土一般小于15%。

②赋予以一定的干燥强度。保证后续工序顺利进行。

③构成坯体的主体，总量一般50％左右。

④烧成过程中转化为莫来石等铝硅化合物，构成坯体和材料的骨架。 B长石在坯料中的作用

①约1000℃长石开始熔融，液相填充于固相颗粒之间，提高坯体的致密度，冷却后转化为玻璃相与固相颗粒牢固结合，提高产品的强度、透明度等性能。

②溶解黏土和长石，在液相中析出晶须状莫来石晶体，提高产品的强度、热稳 - 5 -

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定性等。

③降低干燥收缩，提高干燥速度。

④降低烧成温度。

实验室提供山西闻喜长石引入量20%～40%

C石英在陶瓷坯料中的作用

①高温下部分溶解于液相，提高液相的高温黏度，未熔石英颗粒与黏土转化物一起构成坯体骨架，防止产品变形。

②对产品的力学性能影响较大，合理的颗粒度能够提高强度，否则降低强度。 ③降低干燥收缩，提高干燥速度。

④提高烧成温度。

D 滑石类原料在陶瓷坯体中的作用

滑石类原料在陶瓷坯体中的作用随其含量的增大而变化。

①在滑石类原料加入量较低的情况下(一般在日用瓷中加入1%～ 2%,在陶瓷墙地砖中加入3%～8%)可降低烧成温度,液相在低温下形成,加速了莫来石晶体的生成,同时提高了制品的白度、机械性能和热稳定性。

②当加入较多的滑石(34%～ 40%)时,在高温阶段滑石中的硅酸镁与粘土中的硅酸铝反应生成堇青石(2MgO2·2Al2O3·5SiO2),其热膨胀系数仅为2×10- 6/℃ ～ 3×10- 6/℃ ,从而大大提高了产品的热稳定性。

③当滑石用量的比例达到50%或更多时,烧成在1200℃左右形成的斜顽辉石(MgO·SiO2)与堇青石可占30%～ 50%。这种产品具有较高的机械强度与热稳定性,由于介电损耗较大,故可作为高频绝缘材料及需要高机械强度、高绝缘性的材料。当坯料中的滑石占70%～ 90%时,所得到的制品称为块滑石制品,主要由斜顽辉石晶体组成,可作为无线电仪器中的高频、高压绝缘材料。

④滑石用于陶瓷坯体时,在坯体中形成顽火辉石,使整个坯体具有较高的膨胀系数,导致釉层受压应力作用,可防止釉裂、坯体的吸湿膨胀及产品釉面的后期龟裂[2]。

3.3.3坯料配方计算过程

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（1）将原料化学组成中带有“烧失量”者换算成为不含烧失量的各氧化物的质量分数。上述原料经换算后的原料化学成分的质量分数如表3-3（K2O、Na2O以合量计）

表3-3不含烧失量的原料化学组成（wt%）

SiO2 Al2O3 Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O+Na

2O 原料名称

墙地砖 68.01 22.29 0.37 0.14 0.47 1.64 7.23 石英 98.8 0.7 0.1 0.1 - 0.3 - 长石 64.6 19.0 0.1 - 0.6 0.2 15.9 生砂石 52.5 46.9 0.2 0.1 0.2 - - 碱矸 44.5 46.6 0.7 1.7 1.7 2.1 2.7 滑石粉 65.6 0.4 0.1 - 1.6 32.2 - 洪江土 57.1 39.7 0.5 - 0.3 0.1 1.9 苏州土 52.94 45.46 0.57 - 0.36 0.11 -

（2）列表用化学组成满足法进行配料计算，其配料中碱矸用量规定不超过15%，兹定为14%，苏州土用量规定不超过5%，兹定为4%。计算过程见表3-4。