佳木斯大学
综合实验报告
实验题目：陶瓷综合实验
学院：材料科学与工程学院专业：无机非金属材料指导教师：刘文斌职称：高级工程师
学生姓名：周莹莹学号：12089940216
2015 年 07 月 05 日
第一部分开题报告
实验名称：陶瓷综合实验
一．选题依据：
根据本专业实际和学生就业的需求，以及陶瓷产业的蓬勃发展趋势，设立本实验
二．实验课题现状：
近几年来，由于新兴陶瓷生产国的兴起和发展中国家陶瓷制品产量的大幅度增加，使世界陶瓷的总产量明显上升，国际陶瓷市场呈现出市场需求高档化、艺术化、多元化、个性化、市场销售配套化等特点。
根据应用的不同，全球陶瓷市场可细分为日用陶瓷、建筑陶瓷、卫生陶瓷及艺术陶瓷等领域。
其中，日用陶瓷作为人们日常生活中不可替代的生活用品，相比塑料、金属等日用品具有安全、卫生、易于洗涤、热稳定性好等优点，其增长远高于陶瓷行业整体水平。
近年来，世界日用陶瓷的总产量呈逐渐上升趋势，国际日用陶瓷主要产地分布在亚洲和欧洲，其中亚洲地区是世界日用陶瓷的第一大产区。
我国日用陶瓷的产量连续十几年位居世界第一，2012 年我国日用陶瓷占世界总产量的62%以上。
陶瓷是我国对人类文明的巨大贡献之一。
近十来年，随着改革的深入，特别是民营企业逐步崛起，我国量产化陶瓷又回升到迅速发展的阶段，并保持较高增长率。
虽然我国已经成为世界上最大的陶瓷生产国和出口国，但目前我国陶瓷行业仍存在整体档次偏低的问题：一是技术及装备未达到世界最先进水平，二是过去很长一段时间内中国陶瓷产业发展缺乏在国际市场树立品牌的意识。
民族品牌的建设是陶瓷行业未来发展的一个重点。
2012 年，全国日用陶瓷总产值940 亿人民币，总产量330 亿件，占世界总产量的62%以上；出口总额70.02 亿美元，进口总额2.8 亿美元，占世界日用陶瓷贸易总额的30%左右。
2013 年全国日用陶瓷总产量375 亿件。
此外，近年来陶瓷酒瓶因其具有不透光性、导热慢等特质能够很好地保持酒质，同时能凸显艺术、文化和收藏价值受到越来越多白酒厂商的青睐。
三．实验目的与意义，预期达到的目标：
1.通过本次实验使学生充分了解陶瓷的制造过程。
2.通过实验培养学生的合作精神和动手能力。
3.通过实验做到理论联系实际，深化对所学专业知识的理解。
4.总结实验经验，指导实际工作。
四．实验主要内容：
1、对黏土化学成分及含量的分析
2、对黏土、长石、高岭土性能的分析
3、对陶瓷原料的配制、混料、练泥、陈腐、成型；
4、对成型作品进行烧成
五．实验进度预期
2015-6-20---2015-6-26 完成实验资料的搜集整理，生料配比计算，制定升温制度。
2015-6-27---2015-7-1 分组进行坯料烧结，得到陶瓷。
2015-7-2----2015-7-5 完成力学性能检测，完成实验报告。
六．本组成员及分工
周莹莹资料实验报告
李勇试样制备
苏浩杰烧结
刘犇坯料配比及混合
丁雪松、何鑫力学性能测定
第二部分实验
1.原料选择
MgO-Al2O3-SiO2为重要的高温陶瓷材料体系之一，在窑具、电路基板、蜂窝陶瓷等方面具有广泛用途。
现利用煤矸石、工业氧化铝、菱镁矿为原料，辅以组分氧化物调节，配制分子式为Mg1.8Ca0.2Al3.85Fe0.15Si5O18的陶瓷配方，若煤矸石用量为50 wt%，其余Al2O3由工业氧化铝、MgO由菱镁矿补充，配方最终由分析纯组分氧化物试剂调节至配方要求。
其中，煤矸石、磷镁矿化学成分如表所示，工业氧化铝按纯物质计。
解：具体计算过程如下：
（1）计算陶瓷的分子量：
将其分子式改写为（MgO）1.8（CaO）0.2 （Al2O3）1.925（Fe2O3）0.075（SiO2）5 各氧化物的相对分子质量分别为：MgO：40.3040 CaO: 56.0800 Al2O3 :101.9620 Fe2O3 :159.6910 SiO2 :60.0840 陶瓷的相对分子质量为592.4350 g/mol 由此计算1 kg该陶瓷粉料中各个氧化物所占的质量。
陶瓷熟料中各氧化物质量
（2）计算各原料中组分含量：
由题意知：煤矸石用量占原料50%，故假设煤矸石用量为500 g。
则，由煤矸石组成可得其引入
的氧化物种类及质量
煤矸石引入各氧化物质量（g）
由此可知，仍需要氧化物的量，其汇总结果见表：
加煤矸石后所需各氧化物质量（g）
假设MgO所需量全部由磷镁矿提供，所需磷镁矿的质量= 97.4600×84.3142/（40.3040×0.97）= 210.177g 则，由磷镁矿引入的各氧化物质量见表：
磷镁矿引入各氧化物质量（g）
则，由此可计算出需加入的各组分氧化物的质量，结果见表
各组分氧化物的引入量(g)
由此得，共用原料的质量为：
500+398.7403+210.1769=1108.9172
则，煤矸石用量的百分含量为：
(500/1108.9172) ×100%=45.09%
由此可知，煤矸石用量未达到要求，故调整其用量。
改变煤矸石用量为550g,由其引入的各氧化物的质量为：
煤矸石引入各氧化物质量（g）
由此可知，仍需要氧化物的量为：
加煤矸石后还需各氧化物质量（g）
所需磷镁矿的质量为204.7853 g。
则，由磷镁矿引入的各氧化物质量见表：
磷镁矿引入各氧化物质量（g）
则，由此可计算出需加入的各组分氧化物的质量，结果见表：
各组分氧化物的引入量(g)
由此得，共用原料的质量为：
500+ 204.7853+ 351.3379= 1106.1232g
则，煤矸石用量的百分含量为:
(550/ 1106.1232) ×100%=49.72% 由此可知，煤矸石用量将要符合要求，故微调整其用量
调整煤矸石用量为553 g，按以上方法算得原料总量为1105.9555 g。
其中煤矸石的质量分数为：
（553/ 1105.9555）×100%=50.00% 各原料的用量见表.
各原料用量（g）
由此可知，配制1kg陶瓷粉料所需原料质量为：煤矸石：550 g ；磷镁矿：204.462g；工
业氧化铝：165.402 g；纯组分氧化物SiO2：175.294g；Fe2O3：2.217 g; CaO:5.581g.
2.配合料制备
2.1配料工艺及配料方式：
1、配料工艺：根据配料计算结果，将各种原料经过计量按要求的配合比配合的过程。
2、配料方式：
磨头仓配料：原料在磨头设置的配料小仓备料，经配料小仓的仓底计量设备称量配合
后直接喂入磨机内粉磨的工艺。
常见的工艺流程如下图所示
2.2影响配料准确性的因素
1、工艺设备不能满足要求
2、物料成分、水分、粒度波动过大
3、数据反馈与调整不及时
3.升温制度
时间040458590130135175180220270温度253003006006009009001200120014401440
4.气体密度及气孔率的测定步骤
1．待测试样（可用实验七留存的试样或其它试样）作好编号标记，在超声清洗器中清洗7—10分钟，烘箱中于110℃烘干至恒重，冷至室温后称取各试样在空气中质量W1 。
2．浸渍试样：试样放在烧杯中（可多个一起放），对烧结致密程度高的结构陶瓷试样，以蒸馏水浸没试样后，把烧杯在小电炉上煮沸5min后连水冷却至室温，即可进行液体静力法称重，试样不需从水中取出；对需测开孔率的其它试样，则将烧杯置于真空干燥器中，先抽真空再浸渍蒸馏水，依次逐一取出试样，用一饱和了浸液的毛巾小心地轻拭去已浸渍试样表面多余的液体，注意不可将开孔中的液体吸出，并立即称量浸渍试样在空气中的质量W3。
3．用镊子小心地依次逐一把试样放在液体静力天平的盛物金属丝网中，注意在放样或取出样时切不可将水洒在天平的称量部位上，并确保试样和丝网浸没于水面下一定深度，且不与盛水容器的壁、底相碰；称量浸渍试样在水中的质量 W2/或W2（用有TAR键的电子天平时），网重Wn（不必每个试样测，电子天平无须测）。
各称量精确至1mg。
4．将各试样测得的数据代入上面各有关公式计算体积密度、开孔率，并按给定的理论密度计算总气孔率、闭孔率及相对密度。
蒸馏水密度d L 取 1g/cm3 计算，体积密度单位为g/cm3，有效数字修约到三位，百分数修约到小数点后两位。
第三部分参考文献
无机非金属材料工学/林宗寿主编
无机非金属材料科学/赵淑金主编
陶瓷工艺综合实验（高等学校专业教材）/杨海波
陶艺基础/刘木森
陶瓷工艺学/张锐主编/化学工业出版社2007。