產(chǎn)品設(shè)計(jì)中常用的工業(yè)陶瓷.

1、產(chǎn)品設(shè)計(jì)中常用的工業(yè)陶瓷工業(yè)玻璃玻璃是一種由熔體經(jīng)過(guò)冷卻所得， 并因粘度逐漸增大而具有固體機(jī)械性質(zhì)的無(wú)定型非金屬材 料。玻璃是產(chǎn)品造型中應(yīng)用最廣泛的一類(lèi)重要的陶瓷材料。1、 玻璃的性質(zhì)（1）強(qiáng)度玻璃具有很高的抗壓強(qiáng)度， 它的抗拉強(qiáng)度較低。 玻璃的缺點(diǎn)和一般陶瓷一樣，它們均是脆性材料。（2）硬度玻璃的硬度對(duì)雕刻、加工和玻璃的耐磨性等方面有很大意義。普通的刀、鋸等不能切割。玻璃比石英軟，用砂子可進(jìn)行研磨加工。（3）光學(xué)性質(zhì)玻璃是一種高度透明的物質(zhì)，具有一定的光學(xué)常數(shù)、光譜特性等一系列重要光學(xué)性質(zhì)。如普通平板玻璃，能透過(guò)可見(jiàn)光線(xiàn)的8090%，紫外線(xiàn)大部分不能透過(guò)，但紅外線(xiàn)較易通過(guò)。（4） 電學(xué)性質(zhì)常

2、溫下玻璃一般是絕緣體。到熔融狀時(shí)，玻璃成為良導(dǎo)體。（5） 熱性能玻璃的導(dǎo)熱性能很差。一般能耐溫度急劇變化。（6） 化學(xué)穩(wěn)定性玻璃的化學(xué)性質(zhì)較穩(wěn)定。2、 常用工業(yè)玻璃（1）普通玻璃普通玻璃又稱(chēng)納鈣玻璃。在沒(méi)有雜質(zhì)氧化時(shí)，納鈣玻璃是無(wú)色透明的，稱(chēng)為無(wú)色玻璃。 在熔體中如有鐵的氧化物會(huì)使玻璃帶有綠色， 少量的鈷氧化物使玻璃呈藍(lán)色。 普通玻璃常用于對(duì)耐熱、 化學(xué)穩(wěn)定性沒(méi)有特殊要求的玻璃制品。如器皿玻璃、平板玻璃、照 明玻璃、瓶罐玻璃、保溫瓶玻璃等。（2） 鉛玻璃是很好的光學(xué)玻璃。無(wú)色光學(xué)玻璃按光學(xué)特性分為冕派”（K）玻璃和 火石”（F）玻璃。光學(xué)系統(tǒng)中冕派玻璃一般作凸透鏡，火石玻璃作凹透鏡。（3） 硼

3、硅酸鹽玻璃硼硅酸鹽玻璃又稱(chēng)耐熱玻璃或硬質(zhì)玻璃，具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性， 因而在化學(xué)工業(yè)上廣泛應(yīng)用， 抗壓強(qiáng)度大。 它的熱穩(wěn)定性也較高， 并具有良好的耐焊接性能。（ 4）高硅氧玻璃 耐化學(xué)侵蝕，許多性能都和石英玻璃相近，其制造工藝簡(jiǎn)單，成本低，是石英玻璃的代用品。透過(guò)紫外線(xiàn)的性能也較好。（5） 石英玻璃由各種純凈的天然石英（水晶、脈石英、石英砂）熔化而成。分為透明的和不透明的兩大類(lèi)。由于石英玻璃制造困難，成本較高，限制了它的使用范圍，目前主要用于實(shí)驗(yàn)室設(shè)備和特殊高純產(chǎn)品的提煉設(shè)備。（6） 鋼化玻璃對(duì)玻璃進(jìn)行特殊的冷處理，使玻璃表面產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力，從而增加了玻 璃的靜力強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度。 這個(gè)過(guò)程叫做

4、鋼化， 經(jīng)鋼化處理的玻璃常稱(chēng)鋼化玻璃。 目前鋼化 玻璃有兩種制造方法， 一種是高溫淬火法， 即首先把玻璃加熱到退火溫度范圍， 然后用流 動(dòng)空氣激冷外表面， 這將導(dǎo)致表面冷卻和收縮， 而中心部分的玻璃仍是可塑的， 從而重新調(diào) 整了應(yīng)力。 以后中心部分的緩慢冷卻又引起表面收縮， 但表面此時(shí)已變硬， 從而在玻璃表面 產(chǎn)生壓應(yīng)力， 而在斷面中心為拉應(yīng)力。 另一種是化學(xué)強(qiáng)化法， 化學(xué)強(qiáng)化玻璃的原理是把玻璃 放在熔融的鹽中， 使金屬離子滲入玻璃表面， 從而改變了玻璃表面的密度或它的熱膨脹系數(shù)。 這樣調(diào)整了表面層的性能，以便在制成和冷卻后玻璃表面處于壓應(yīng)力狀態(tài)。 鋼化玻璃的強(qiáng)度比普通玻璃大 46 倍，只有受

5、到強(qiáng)烈沖擊時(shí)都能破壞， 而且碎片棱角圓滑， 不易傷人，是很好的安全玻璃，常用在汽車(chē)、電車(chē)、客車(chē)以及飛機(jī)的窗玻璃上。 鋼化玻璃的強(qiáng)度比普通玻璃大 46 倍，只有受到強(qiáng)烈沖擊時(shí)都能破壞， 而且碎片棱角圓滑，不易傷人，是很好的安全玻璃，常用在汽車(chē)、電車(chē)、客車(chē)以及飛機(jī)的窗玻璃上。國(guó)外有一種用錘子、磚頭甚至槍彈都打不碎的鋼化玻璃，稱(chēng)為防彈玻璃。它是由兩片 6mm 厚的鋼化玻 璃中間夾一層聚碳酸酯制成。（7）微晶玻璃在玻璃中加入成核物質(zhì)，經(jīng)熱處理可制得各種性能的微晶玻璃。如熱膨脹系數(shù)可以負(fù)值一直到接近金屬的 正值。杭熱沖擊和耐熱微晶玻璃，熱膨脹系數(shù)接近于零，可制造耐溫度劇變的產(chǎn)品。如炊具、實(shí)驗(yàn)臺(tái)桌 面、管

6、道、閥門(mén)、汽輪機(jī)用大型旋轉(zhuǎn)熱交換器等。微晶玻璃與金屬封接，可制造真空管外殼、熱電偶端 點(diǎn)封接等。微晶玻璃能透微波，可制造導(dǎo)彈自動(dòng)瞄準(zhǔn)頭整流罩，也稱(chēng)導(dǎo)彈的雷達(dá)天線(xiàn)罩。微晶玻璃具 有某些特殊（8）其他玻璃近年來(lái)出現(xiàn)了許多新型的工業(yè)玻璃，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中得到了廣泛的應(yīng)用。 鏡面玻璃，所鍍物質(zhì)呈艷麗色彩，如金黃色、銀白色、灰色等?，F(xiàn)代建筑常用鏡面玻璃做外墻裝飾，夏天 室內(nèi)能保持涼爽，冬季室內(nèi)的熱不易散掉；白天從樓內(nèi)向外看一清二楚，等人向樓內(nèi)看則什么也看不見(jiàn)， 晚上樓內(nèi)的燈光會(huì)使整幢大樓變成一個(gè)光茫四射的夜明珠，獨(dú)具特色。鏡面玻璃種類(lèi)繁多，有水晶玻璃、 壓花玻璃、疊層玻璃、浮雕玻璃花飾等。用玻璃做建筑的外墻

7、和頂蓋的造型特點(diǎn)是：典雅而秀麗，如設(shè)計(jì) 成多個(gè)高低錯(cuò)落的幾何體組成的雄偉樓體，其光彩的立面，會(huì)使人感到心曠神怡。彩色調(diào)光玻璃，該玻璃厚 6mm，中空，夾有酸化鎢和片狀電解質(zhì)（樹(shù)脂），鎢膜和電解質(zhì)的兩端接有 1.5V的電流，當(dāng)電流通過(guò)酸化鎢膜時(shí)，玻璃呈藍(lán)色，電流大小決定調(diào)光玻璃顏色深淺，顏色深淺決定進(jìn)光量的 多少，所以改變電源便控制了玻璃的亮度。比普通玻璃結(jié)實(shí)，打碎也不會(huì)到處四濺，適合高級(jí)豪華建筑和 電子儀器螢光屏等的使用。夾絲玻璃，這種玻璃的制作方法是，先準(zhǔn)備好紡織成各種花紋的不銹鋼絲網(wǎng)，當(dāng)玻璃熔體流出熔爐外攤平 的同時(shí)，將不銹鋼絲網(wǎng)通過(guò)輥?zhàn)訅喝?。而后再?jīng)退火處理，不銹鋼絲就牢牢地夾在了玻璃當(dāng)

8、中。由于夾在 玻璃中的不銹鋼絲很細(xì)，所以，人們通過(guò)它看物體時(shí)還是比較清楚，視線(xiàn)不會(huì)受到影響。夾絲玻璃比較安 全、強(qiáng)度好。印刷線(xiàn)加熱玻璃，近年來(lái)，有些進(jìn)口汽車(chē)上的后窗玻璃表面有一條條的橫線(xiàn)，這就是印刷線(xiàn)加熱玻璃。它 采用的玻璃原片是鋼化玻璃， 印刷線(xiàn)是一種玻璃體中含銀的導(dǎo)電材料， 在兩端的匯流條上焊接上兩個(gè)電極。 只要給印刷線(xiàn)接上電源，印刷線(xiàn)就能通電并加熱整塊玻璃?，F(xiàn)在被用在汽車(chē)上，能消除由于車(chē)內(nèi)外溫差而 引起的霧氣。導(dǎo)電膜玻璃，它是將普通玻璃加熱，然后在其表面熱噴易氣化的物質(zhì)（四氯化錫）。由于四氯化錫在高溫下分解為錫和氧化錫，于是玻璃表面上就附著了一層錫和氧化錫，從而玻璃表面就能導(dǎo)電了。導(dǎo)電膜

9、玻璃的 主要用途： 把發(fā)光材料涂在玻璃的導(dǎo)電膜上， 電極通電后發(fā)光材料就可發(fā)出均勻的光， 如將一部分腐蝕掉， 就能作為顯示器的材料。電子表、比賽場(chǎng)上的記分牌等都是由兩處導(dǎo)電膜玻璃組成一個(gè)盒子，內(nèi)放液晶， 在上面按數(shù)字要求引出不同的線(xiàn)，每條線(xiàn)上引出一個(gè)頭，由一塊集成塊控制，就可顯示數(shù)字。導(dǎo)電膜玻璃 用飛機(jī)、船只駕駛窗的窗玻璃，在海上，當(dāng)氣溫降低，玻璃上易結(jié)露變模糊，影響駕駛員的視線(xiàn)，用導(dǎo)電 膜玻璃作為窗玻璃，并在上面裝一熱敏電阻，通過(guò)一個(gè)控制盒來(lái)控制電路的通斷，從而調(diào)節(jié)玻璃表面的溫 度，當(dāng)外面溫度偏低時(shí)，電源就自動(dòng)接通并加熱，這樣玻璃表面就不易結(jié)露了。玻璃器皿的形成按照傳統(tǒng)和現(xiàn)代工藝過(guò)程，可以分

10、為使用模具和不使用模具兩種方法。傳統(tǒng)玻璃器具成型技術(shù)， 多采用人工的 “吹制”成形法： 人在吹制玻璃時(shí)， 使用長(zhǎng)度約 1.5米的中空吹管。 這種方法能保持玻璃 表面的原始色澤和自然輪廓線(xiàn)?；ɑ?、缽、器皿等形狀復(fù)雜的制品及工藝品，多采用這種方法?，F(xiàn)代玻璃 成型方法， 主要是機(jī)械吹制成形和擠壓成形兩種方法。 由于需求量大，機(jī)械吹制方法代替了人工吹制方法。 模具擠壓成形的方法，會(huì)使生產(chǎn)的器具價(jià)格低廉，生產(chǎn)量大。但如果不在原料中配以特殊材料，則器具的 表面光澤會(huì)直接受到模具表面狀況的影響。普通陶瓷 普通陶瓷大致包括日用陶瓷和工業(yè)用陶瓷兩部分。1、 日用陶瓷 日用陶瓷主要為瓷器，一般要求有良好的白度、光

11、澤度、透光度、熱穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度。長(zhǎng)石質(zhì)瓷是目前 國(guó)內(nèi)外普遍采用的，可作日用瓷及一般工業(yè)瓷制品；絹云母質(zhì)瓷是我國(guó)的傳統(tǒng)日用瓷；骨灰質(zhì)瓷是較為少 用的高檔日用瓷；日用滑石質(zhì)瓷是近年來(lái)我國(guó)創(chuàng)造的一類(lèi)新型日用瓷。2、 普通工業(yè)陶瓷 普通工業(yè)陶瓷它們包括建筑瓷、衛(wèi)生瓷、電工瓷、化學(xué)瓷和化工瓷等。建筑瓷、衛(wèi)生瓷一般尺寸較長(zhǎng)，要 求強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性好，主要用于鋪設(shè)地面、砌筑和裝飾墻壁。電工瓷主要用于制作隔電、機(jī)械支持以及連 接用的絕緣器件；化學(xué)瓷、化工瓷主要要求耐各種化學(xué)介質(zhì)的能力強(qiáng)，它是化學(xué)、化工、制藥、食品等工 業(yè)和實(shí)驗(yàn)室中的重要材料之一。特種陶瓷 人們用純度高的人工合成原料，用傳統(tǒng)陶瓷工藝方法制造的新

12、型陶瓷稱(chēng)為現(xiàn)代陶瓷或特種陶瓷，它們具有 新的化學(xué)組成和功能。這里主要介紹對(duì)產(chǎn)品造型比較重要的高溫。陶瓷。1、 氧化物陶瓷它們的熔點(diǎn)超過(guò) 2000C，應(yīng)用最多的有 AI2O3、ZrO2、MgO、CaO、BeO、ThO2、UO2等。 純氧化物陶瓷在任何高溫下都不會(huì)氧化。所以這類(lèi)陶瓷是很好的高溫耐火結(jié)構(gòu)材料。AI2O3 （剛玉）廣泛用于制造高速切削工具、量規(guī)、拉絲模、高溫爐零件、空壓機(jī)泵零件、內(nèi)燃機(jī)火花塞 等。剛玉為重要的坩堝材料。ZrO2 陶瓷被用作為耐火坩堝、爐子和反應(yīng)堆的絕熱材料，金屬表面的防護(hù)涂層等。MgO、CaO陶瓷能抗各種金屬堿性渣的作用。它們可用于制造坩堝，MgO還可作爐襯和高溫裝置等

13、。BeO 用于制造熔化某些金屬的坩堝，并可作為真空陶瓷和原子反應(yīng)堆用陶瓷。ThO2、 UO2 陶瓷有很高的熔點(diǎn)， 高的密度， 并具有放射性， 專(zhuān)用于制造溶化銠、 鉑、銀和其他金屬的坩堝、 動(dòng)力反應(yīng)堆中的放熱元件、電爐構(gòu)件（ ThO2）等。2、 非氧化合物陶瓷 碳化硅陶瓷主要用作加熱元件、石墨的表面保護(hù)層，以及作砂輪、磨料等。氮化硼陶瓷（白石墨）具有石 墨類(lèi)型六方結(jié)構(gòu)，可用作為介電體和耐火潤(rùn)滑劑。其他陶瓷1、 透明陶瓷 人們的生產(chǎn)和生活是離不開(kāi)光的，因此，也就不能沒(méi)有透明材料。玻璃是人類(lèi)使用最早和最廣泛的透明材 料。但是，玻璃的強(qiáng)度一般比較低，不耐高溫，在許多既要求透明又要求具有其他一些優(yōu)良性能

14、的場(chǎng)合下， 玻璃就不能勝任了。而透明陶瓷正好彌補(bǔ)了玻璃性能的不足。它的強(qiáng)度高，能耐高溫，抵抗化學(xué)腐蝕性能 好，甚至難經(jīng)受強(qiáng)烈的輻射等。怎樣才能使陶瓷變得透明？經(jīng)過(guò)從陶瓷內(nèi)部結(jié)構(gòu)的研究發(fā)現(xiàn)，無(wú)論是普通陶瓷或特種陶瓷，如氧化物、碳 化物、氮化物等陶瓷材料，盡管化學(xué)成分各不相同，但若將它們磨成很薄的片子放在顯微鏡下進(jìn)行觀察， 就會(huì)發(fā)現(xiàn)它們都有一個(gè)共同的特征， 即含有無(wú)數(shù)個(gè)很小的晶粒， 并且晶粒之間是一些玻璃狀的物質(zhì)的氣孔， 就是由于這些雜質(zhì)和氣孔的存在，才使得陶瓷的機(jī)械強(qiáng)度變得很差，特別當(dāng)光線(xiàn)射進(jìn)陶瓷后，雜質(zhì)擋住了 它的去路，再加上氣孔很多，使光線(xiàn)被吸引或散射，這就是陶瓷不透明的原因。對(duì)此，為了得到

15、透明陶瓷， 就得在陶瓷制造過(guò)程中消除氣孔，同時(shí)加壓，使陶瓷更致密，當(dāng)陶瓷達(dá)到無(wú)孔時(shí)，它就變得透明了。同時(shí)， 它的機(jī)械強(qiáng)度和耐電壓性能也得到很大提高，透明陶瓷一般使用的原料比較純凈。它像玻璃一樣透明，其硬度、強(qiáng)度比玻璃高得多，化學(xué)穩(wěn)定性也比玻璃好，具有很好的抗表面損壞性能。 這種透明陶瓷做超音速飛機(jī)風(fēng)檔是十分理想的材料。它還是一種很好的透明防彈材料，可作高級(jí)轎車(chē)的防 彈窗、坦克的觀察窗、炸彈瞄準(zhǔn)工具等。它還能透過(guò)無(wú)數(shù)電波，因此可以用做導(dǎo)彈的雷達(dá)天線(xiàn)罩。導(dǎo)彈是 一種高速飛行的武器，頭部必須戴一付合適的 “防風(fēng)鏡 ”，這要求既具有足夠的強(qiáng)度和硬度，以抵抗高速氣 流和雷雨的沖擊，又能將敵機(jī)輻射出來(lái)的微孔紅外線(xiàn)傳到光學(xué)元件上，透明陶瓷是做這種 “防風(fēng)鏡 ”的理想 材料。透明陶瓷還有一重要的應(yīng)用是，用做高壓鈉燈的放電管（氧化鈣透明陶瓷） ，堿金屬蒸氣燈、氣體放 電的放電管等。2、 金屬陶瓷 它是由金屬同陶瓷組成的非均質(zhì)復(fù)合材料?？梢宰鞒晒ぞ卟牧?、高溫結(jié)構(gòu)和耐蝕材料。以陶 瓷為主的多作為工具材料，金屬含量較高時(shí)作為結(jié)構(gòu)材料。金屬的熱穩(wěn)定性好，韌性好，但易氧化和高溫 強(qiáng)度不高；陶瓷的硬度高，耐火度高，耐蝕性強(qiáng)，但熱穩(wěn)定性低，脆性大。如果將它們結(jié)合起來(lái)，則有可 能獲得高強(qiáng)