陶瓷综合性实验报告.docx
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陶瓷综合性实验报告.docx
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陶瓷综合性实验报告
陶瓷综合性实验报告
陶瓷综合性实验报告
一、实验目的、实验原理
1.实验目的
了解和掌握瓷质玻化砖的制备工艺
2.实验原理
陶瓷是把粘土原料、瘠性原料及溶剂原料,经过适当的配比、粉碎、成形并在高温焙烧情况下经过一系列的物理化学反应后,形成的坚硬物质。
陶瓷坯体是由经过咼温焙烧后生成的晶相、玻璃相、原料中未参加反应的石英和气孔组成。
玻化砖是一种强化的抛光砖,它采用高温烧制而成。
质地比抛光砖更硬更耐磨。
玻化砖颜色均匀、防污、耐磨、好打理,而且光亮如镜。
质量过关的玻化砖要求吸水率小于0.5。
实验要求玻化砖的配方组成范围为
组成
SiO2
Al2O3
Na2O+K2O
含量(%
65-75
16-19
<7
二、实验部分
2.1实验仪器、药品实验仪器
实验设备
球磨机、行星球磨机、分离式液压起顶机、箱式电阻炉、茂福炉
性能测
茂福炉、三点抗弯、电炉
试设备
其它
研钵(杵)、烧杯、20目筛、80目筛、250目筛、刚玉球、直尺、小刀、砂纸
实验药品
SiQ
Al2Q
Fe2Q
CaQ
MgQ
K2Q
Na2
Q
一烧失量一
TiO2
中山水洗泥
57
37
0.5
12
滑石
45
31
粘土
1/2
70
12
1.5
3
4
2
3
2.0
0.7
0.8
钾长石
70
15
0.5
13-14
0.5
0.2
0.3
钠长石
70
13
1.0
2.0
8.
0
1.0
0.7
0.8
叶腊石
60
22-2
4
0.1
<1.
0
宣化土
71
12
1.5
4
5
<3.0
6.0
1
.0
2.2实验步骤
2.2.1配料
胚体配方计算与设计
本次实验选用的原料配方为
原料中山滑石粘土钾长叶腊宣化土
水洗1/2石石
泥
27
含量10317403
(%
)
各原料中氧化物的量
中山水洗泥:
SO:
57%105.7
AI2O3:
37%103.7
Fe2O3:
0.5%100.05
滑石:
SiO2:
45%31.35
MgO:
31%30.93
粘土:
SiO2:
70%1711.9
AI2O3:
12%
17
2.04
Fe2O3:
1.5%
17
0.255
CaO:
3.5%
17
0.595
MgO:
3%170.51
Na2O+K2O:
2.0%170.34
TiO2:
0.75%170.13
钾长石:
SiO2:
70%4028
Al2O3:
15%406
Fe2O3:
0.5%400.2
叶腊石:
SiO2:
60%31.8
Ag:
24%30.72
Fe2O3:
0.1%30.003
宣化土:
SiO2:
71%2719.17
Al2O3:
12%273.24
Fe2O3:
1.5%270.405
CaO:
4.5%271.215
Na2O+K2O:
3.0%270.81
TiO2:
1.0%270.27
⑶各氧化物的总量及质量分数:
SiO2:
5.71.3511.9281.819.1767.92
AI2O3:
3.72.0460.723.2415.7
Fe2O3:
0.050.2550.20.0030.4050.913
CaO:
0.5951.2151.81
MgO:
0.93
0.51
1.44
Na2O+
K2O:
0.34
5.60.816.75
TiO2:
0.13
0.10.270.5
各氧化物的总量:
96.38氧化物的质量分数:
氧化物
SiO2Al2O3
Fe?
O3
CaO+MgO
TiO2
Na2O+K2O
质量分
67.9215.7
0.91
3.25
0.5
6.75
数(%)3
符合设计要求
222混料
将称好的原料放在球磨机中球磨,过80目
筛,取80目筛下粉末。
按照500g称取原料,
即中山水洗泥50g,滑石15g,粘土85g,钾长石200g,叶腊石15g,宣化土135g。
最后将各种原料混合起来。
2.2.3球磨
将混合好的原料粉末放在行星球磨罐中,加入36%(180g)的水,1.05%(5.25g)的多聚磷酸钠,刚玉小球(料球比为1:
2,磨球比例为:
大球:
中球:
小球=1:
2:
1),球磨1h。
2.2.4干燥
将球磨好的泥浆倒入泥浆盘中,然后放入烘箱中烘干、备用。
烘箱温度为160C。
2.2.5造粒
将烘干好的泥浆放在研钵中研碎,使粉末能够通过250目筛,然后采用喷雾法造粒。
然后将造好的颗粒陈腐2h。
然后使造好的颗粒过20目、80目筛,取20目筛下,80目筛上的颗粒。
2.2.6成型
称取质量为22g的颗粒放入压片机中压成直径为5cm的圆片。
压片压力位15〜20MPa,成压11片。
注意压片前后要将压片机擦干净,否侧压出的瓷片表面不光滑。
压完片后将瓷片放在烘箱中烘干,烘箱温度为110C。
烘干后取三片瓷片在瓷片中心画相互垂直的半径为2cm的十
字丝,测收缩率备用;取三片做三条瓷条,宽为20〜25mm,长尽量长。
然后将瓷条表面用砂纸打磨光滑,测三点抗弯备用。
2.2.7烧结
将瓷片放入电阻箱中烧结,烧结温度为1150C,待炉子升温至1150C时保温2h,然后再自然降温至400C左右后关闭电阻箱电源。
2.2.8性能测试
1、密度测试
(1)实验仪器设备
烧杯,JA系列密度天平,试样
(2)实验步骤
1选取制好的3片圆形陶瓷片,备用,将盛满水的烧杯放入天平中;
2将密度天平开机,预热;
3按“模式”键,选择进入solid密度模式;
4按"单位”键,选择solid模式;
5按“去皮/清零”键,天平显示“solid—1”,待出现O.OOOg后,在秤盘上放置所测样品;
6待称重稳定,出现"g"后,按"去皮/清零"键,天平显示“solid—2",待出现显示
“O.OOOg”后,将所测样品浸没于水中;
7待称重稳定,出现“g”后,按“去皮/清零”键,天平显示“solid—3”,显示所测样品的表观密度;
8重复第⑤到第⑦步骤,重新测量余下两个样品,并且记录实验数据。
2、收缩率测定
(1)实验仪器
直尺、画有十字的烧结好的陶瓷片
(2)实验步骤
将划有十字丝的瓷片分别在1150C下烧结,
取出冷却后,用直尺度量十字丝的长度,计算收缩率:
(原始长度-烧结后长度)/原始长度
3、抗弯强度的测定
(1)实验设备
三点抗弯设备、烧结好的条状陶瓷片(3片)
(2)实验步骤
将在1150C温度下烧结的陶瓷小条放在三点抗弯设备上测量其抗弯能力,在实验工程中所采取的加载速度是0.5mm/min,记录实验结果。
4、热稳定性的测定
(1)实验仪器
一片烧结好的陶瓷片、茂福炉、烧杯
(2)实验步骤
将在1150C下烧结的瓷片放在茂福炉中加热。
从500C开始,依次升温,每次保温20min,然后将保温好的陶瓷放入冷水中,观察其炸裂情况。
三、结果与讨论
3.1密度测试
编号
1
2
3
密度(g/cm3)
1.749
1.743
1.729
本次试验所烧成的玻化砖的密度为1.740g/cm
3.2烧结收缩率测定
1150C下十字丝的长度
序号
1
2
3
长度cm
1.85
1.90
1.83
收缩率/%
7.5%
5%
8.5%
平均收缩率
/%
7%
3.3抗弯强度的测定
序号
厚度
(mm
)
宽度
(mm
)
拉伸强度
(MP
a)
弯曲强度
(MP
a)
面积
(mm2)
最大载荷
(MP
a)
1
4.80
20.68
38.24
95
16.291
1
99.26
208.6
338
3
4.70
21.08
30.17
99
6.990
7
99.08
122.8
525
由实验结果可得,本次试验所烧成的玻化砖的最大抗弯强度可达16.2911MPa,强度较差。
建筑陶瓷的抗弯强度一般要求大于40Mpa即可,而本次试验所制得的样品的抗弯强度均小于40Mpa,所以不符合要求。
3.4热稳定性的测定
将烧制好的玻化砖放入茂福炉中加热,起始温度为500C,保温20min后放入冷水中观察其是否炸裂。
如果不炸裂,再提高100C,重复实验步骤。
本次实验的炸裂温度为850°C四、结论
①本次试验所设计的配方符合玻化砖的性能要求。
即
原料
中山水洗泥
滑石
粘土
1/2
钾长石
叶腊石
宣化
土
含量
(%
)
10
3
17
40
3
27
化学组成为
氧化物
SiO2
Al2O3
FezOs
CaO+MgO
TiO2
Na2O+
K2O
质量分数(%)
67.9
2
15.7
0.91
3
3.25
0.5
6.75
②我们组的瓷片烧结的温度1150过高,以
至出现过烧现象。
3玻化砖的抗弯强度较差。
4影响抗弯强度的因素:
主要有配方组成,烧成温度,晶粒尺寸和分布,玻璃相的分布,气孔的大小和分布。
通过本次试验,我们了解到了玻化砖原料的
组成、分类,各个原料在玻化砖烧结中起的作用,玻化砖的制备方法、工艺,及性能测试的方法等。
我们在烧结瓷片是应该从1000C、1100C、1150C、1250C下试烧,找出最佳的烧结温度,然后再在最佳烧结温度下烧结剩余瓷片。
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