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月目录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.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300g2.2.3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。
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坯料配方设计表3-1实验原料的化学组成（wt%）表3-2 初步设计的坯料的化学成分[1]SiO 2 Al 2O 3 Fe 2O 3 TiO 2 CaO MgO K 2O Na 2O IL 64.8021.420.350.130.451.564.242.654.723.3.2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。
原料 SiO 2 Al 2O 3 Fe 2O 3 TiO 2 CaO MgO K 2O Na 2O 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 44.2 39.5 0.2 0.1 0.2 - - - 15.8碱矸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 49.5 34.4 0.4 － 0.3 0.1 1.2 0.4 13.3苏州土46.43 39.87 0.50 － 0.32 0.10 － － 12.30②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（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%）SiO2Al2O3Fe2O3TiO2CaO MgO K2O+Na 原料名称O2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%。