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细说陶瓷微观结构里的晶体
来源 : 陶瓷资讯     阅读 : 16014    作者 : 王皮皮    2019-05-03 陶瓷晶体

在陶瓷的微观结构里,其组成主要有晶体、玻璃相和气体。

一直以来,大家都认为晶体是陶瓷力学强度的来源,而玻璃相和气相都是无益于陶瓷力学性能的。在各类教材中,我们也能学到许多的物质在高温下发生的各项化学反应变化,都能生成各类晶相为主。那么,在实际过程中,是否如此呢?笔者不大认同。

 

01

 

对于材料中出现的晶体而言,短时间内将晶体烧出来,笔者认为这是不现实的。

首先,我们从晶体材料合成路径来看,一般如果希望材料中出现某种具体晶体,其烧成周期都很长。如笔者所知,95瓷烧成周期就长达80~90小时。而莫来石、堇青石质耐火砖的烧成周期也是很长。


在日用瓷研究中,有讲莫来石是瓷器中的重要晶体,甚至K-Al-Si相图中专门对莫来石有所阐述,那是因为日用瓷有生成莫来石晶相的环境。大量的玻璃相含量,以及长时间的烧成时间,使得莫来石晶相在瓷化度高的日用瓷里很常见。

但在建陶,仅仅四十来分钟的时间,笔者认为在这个时间段内出现大量的新生晶体,是不现实的。如果在建陶中,出现大量晶体相,那也应该是原材料带入的晶相,比如叶蜡石、硅灰石等。

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02

 晶体对材料的增强效果有多强?

据笔者所知,以同样的易熔钙-铝-硅系统,如果做成熔块,表面硬度只有四五点,而如果做成微晶材料使大量里面析出硅灰石和钙长石等,其硬度能高达七点之多。

 

玻璃在认知中,一般认为是脆性的。在以前的微晶石系列产品中,由于大量使用熔块,产品有“只能上墙,不能下地”的说法。

但笔者以为,在建陶坯体中,玻璃相的存在,对坯体的强度增加,居功至伟。在一些地区的生产案例中,往往出现这种情况,某些厂家,为了产量,将窑炉走的很快,别人烧40多分钟,他们30分钟就出砖。然后那些砖很容易坏。大家称之为没烧熟。

其实,对于绝大多数建陶产品而言,都是没烧熟状态。我们如果拿工具去观察,坯体断面大多暗哑无光没有润泽。四十分钟烧成和三十分钟烧成,以之前论述的晶体烧成特性而言,多十分钟对于烧成并无影响。但对于以多元低共熔形成的玻璃相而言,多十分钟的烧成时间(高分段可没有多出十分钟),玻璃相出现的概率就大得多了。一旦热辐射透过坯体表面到达内部,低共熔形成的玻璃相结点数量相对而言,就会多更多。

而这些多形成的玻璃相,就会以“胶水”的形式,将材料中的物料粘结在一起,从而使得坯体整体的强度得到提升。我们可以猜想,如果以微波烧成的方式,由于热可以很好地烧透表面和内部,四十分钟的烧成和三十分钟烧成的结局,很可能就差异不大了。

对于材料中的气泡而言,它的存在大小和数量,对于材料力学性能来说,都是破坏性的。这一点无论是日用瓷还是建陶,都是有共识的。因此,合理的设计粒度分布及材料均化状态,是很重要的。

在建陶的烧成过程中,由于其烧成时间非常短,确切地讲,建陶的烧制过程应该描述为烧结过程更为准确,因此,其分析不仅要从配方着手研究,更要从制备过程研究探讨,准确地定义配方和制备的影响因素。

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