陶瓷巖相學(xué)分析備課講稿

1、陶瓷巖相學(xué)分析 陶瓷中晶體顆粒的大小對(duì)其性能也有很陶瓷中晶體顆粒的大小對(duì)其性能也有很大的影響，如剛玉瓷隨晶粒尺寸變小而機(jī)大的影響，如剛玉瓷隨晶粒尺寸變小而機(jī)械強(qiáng)度上升（表械強(qiáng)度上升（表9-2）。晶粒的大小受生產(chǎn)）。晶粒的大小受生產(chǎn)工藝條件影響很大，如剛玉瓷燒成溫度不工藝條件影響很大，如剛玉瓷燒成溫度不同而使晶粒大小有明顯差別（圖同而使晶粒大小有明顯差別（圖9-1）。）。 陶瓷中晶粒的取向是不規(guī)則的，晶粒長(zhǎng)陶瓷中晶粒的取向是不規(guī)則的，晶粒長(zhǎng)大到相遇時(shí)就形成晶界，通常晶界的機(jī)械大到相遇時(shí)就形成晶界，通常晶界的機(jī)械強(qiáng)度比晶粒低得多，陶瓷破壞多是沿著晶強(qiáng)度比晶粒低得多，陶瓷破壞多是沿著晶界斷裂。晶界也

2、是雜質(zhì)易于富集的地方。界斷裂。晶界也是雜質(zhì)易于富集的地方。晶界有玻璃相，也存在晶相。晶界有玻璃相，也存在晶相。二二.玻璃相玻璃相 是一種非晶態(tài)的低熔物，它的作用有：是一種非晶態(tài)的低熔物，它的作用有： 把分散的晶相粘結(jié)在一起；把分散的晶相粘結(jié)在一起； 填充空隙，使瓷坯致密化；填充空隙，使瓷坯致密化； 降低燒成溫度；降低燒成溫度； 抑制晶體長(zhǎng)大、防止晶型轉(zhuǎn)變。抑制晶體長(zhǎng)大、防止晶型轉(zhuǎn)變。 玻璃相的數(shù)量因陶瓷種類不同而異。固玻璃相的數(shù)量因陶瓷種類不同而異。固相燒結(jié)的陶瓷沒(méi)有玻璃相存在；有液相燒相燒結(jié)的陶瓷沒(méi)有玻璃相存在；有液相燒結(jié)的陶瓷中，玻璃相一般可在結(jié)的陶瓷中，玻璃相一般可在2040范范圍內(nèi)變化

3、，最高可達(dá)圍內(nèi)變化，最高可達(dá)60。 三三. 氣相氣相 一般陶瓷氣孔率可達(dá)一般陶瓷氣孔率可達(dá)510%。氣孔產(chǎn)生。氣孔產(chǎn)生原因及其特征為：原因及其特征為： 1.“生燒生燒”：生燒氣孔數(shù)量多而個(gè)小，以：生燒氣孔數(shù)量多而個(gè)小，以分散分布為主，氣孔形狀不規(guī)則。分散分布為主，氣孔形狀不規(guī)則。 2. “過(guò)燒過(guò)燒”：過(guò)燒氣孔數(shù)量多而個(gè)大，分布：過(guò)燒氣孔數(shù)量多而個(gè)大，分布不均勻，往往有玻璃相充填，形狀以圓形不均勻，往往有玻璃相充填，形狀以圓形或橢圓形為主?；驒E圓形為主。 3. “二次再結(jié)晶氣孔二次再結(jié)晶氣孔”：長(zhǎng)大的晶粒包裹了：長(zhǎng)大的晶粒包裹了周圍的小晶粒和其中空隙，多為斑晶內(nèi)的周圍的小晶粒和其中空隙，多為斑晶

4、內(nèi)的包裹氣孔，且在斑晶中心分布，向邊緣逐包裹氣孔，且在斑晶中心分布，向邊緣逐漸減少。漸減少。 4. 成型壓制不當(dāng)產(chǎn)生的氣孔或裂隙：為層狀成型壓制不當(dāng)產(chǎn)生的氣孔或裂隙：為層狀分布，形狀多為長(zhǎng)條形或紡垂形（圖分布，形狀多為長(zhǎng)條形或紡垂形（圖9-4）。）。 5. 高溫下原料礦物中的結(jié)構(gòu)水、碳酸鹽、高溫下原料礦物中的結(jié)構(gòu)水、碳酸鹽、硫酸鹽分解物產(chǎn)生的氣孔：一般成念珠硫酸鹽分解物產(chǎn)生的氣孔：一般成念珠狀分布。狀分布。 四四. 釉層釉層 是陶瓷外面的覆蓋層，成分應(yīng)與坯體相是陶瓷外面的覆蓋層，成分應(yīng)與坯體相近。釉層主要有玻璃相組成，其中有較多近。釉層主要有玻璃相組成，其中有較多的氣泡和少量的殘余石英，有時(shí)有

5、粘土團(tuán)的氣泡和少量的殘余石英，有時(shí)有粘土團(tuán)粒和云母殘骸以及一些著色劑。釉層厚度粒和云母殘骸以及一些著色劑。釉層厚度一般為一般為0.10.4mm。釉層結(jié)構(gòu)如圖。釉層結(jié)構(gòu)如圖9-5。 五五. 陶瓷巖相的結(jié)構(gòu)類型陶瓷巖相的結(jié)構(gòu)類型 是指陶瓷中礦物的結(jié)晶程度、顆粒形狀、是指陶瓷中礦物的結(jié)晶程度、顆粒形狀、大小及相互關(guān)系。大小及相互關(guān)系。 現(xiàn)就部分結(jié)構(gòu)類型的劃分?jǐn)⑹鋈缦隆，F(xiàn)就部分結(jié)構(gòu)類型的劃分?jǐn)⑹鋈缦隆?1. 按組成礦物的結(jié)晶程度分類：按組成礦物的結(jié)晶程度分類： 全晶質(zhì)結(jié)構(gòu)：全部由結(jié)晶質(zhì)礦物組成。全晶質(zhì)結(jié)構(gòu)：全部由結(jié)晶質(zhì)礦物組成。 半晶質(zhì)結(jié)構(gòu)：除結(jié)晶質(zhì)礦物外，還有非半晶質(zhì)結(jié)構(gòu)：除結(jié)晶質(zhì)礦物外，還有非 晶

6、質(zhì)，如玻璃相。晶質(zhì)，如玻璃相。 非晶質(zhì)結(jié)構(gòu)：全部由玻璃相組成。非晶質(zhì)結(jié)構(gòu)：全部由玻璃相組成。2. 按礦物晶形發(fā)育的完好程度分類：按礦物晶形發(fā)育的完好程度分類： 自形晶結(jié)構(gòu)：晶體上各晶面發(fā)育完整。自形晶結(jié)構(gòu)：晶體上各晶面發(fā)育完整。 半自形晶結(jié)構(gòu)：晶體上部分晶面發(fā)育完整。半自形晶結(jié)構(gòu)：晶體上部分晶面發(fā)育完整。 他形晶結(jié)構(gòu)：晶體上各晶面發(fā)育不完整。他形晶結(jié)構(gòu)：晶體上各晶面發(fā)育不完整。 3. 按陶瓷中顆粒大?。ㄈ鐒傆翊桑┓诸悾喊刺沾芍蓄w粒大?。ㄈ鐒傆翊桑┓诸悾?微粒結(jié)構(gòu)：晶粒平均直徑微粒結(jié)構(gòu)：晶粒平均直徑 0.2 1.0 m 。 細(xì)粒結(jié)構(gòu)：晶粒平均直徑細(xì)粒結(jié)構(gòu)：晶粒平均直徑 1.0 10 m 。 中粒

7、結(jié)構(gòu)：晶粒平均直徑中粒結(jié)構(gòu)：晶粒平均直徑 10 30 m 。 粗粒結(jié)構(gòu)：晶粒平均直徑粗粒結(jié)構(gòu)：晶粒平均直徑 30 100 m 。 粗大晶粒結(jié)構(gòu)：晶粒平均直徑粗大晶粒結(jié)構(gòu)：晶粒平均直徑 100 m 。 4. 按晶粒的相對(duì)大小分類：按晶粒的相對(duì)大小分類：等粒結(jié)構(gòu)：礦物顆粒相近，大小之比一等粒結(jié)構(gòu)：礦物顆粒相近，大小之比一 般不超過(guò)般不超過(guò) 3:1 。不等粒結(jié)構(gòu)：礦物顆粒不同，大小之比不等粒結(jié)構(gòu)：礦物顆粒不同，大小之比 一般不超過(guò)一般不超過(guò) 5:1 。斑狀結(jié)構(gòu)：礦物顆粒相差懸殊，大小之斑狀結(jié)構(gòu)：礦物顆粒相差懸殊，大小之 比一般都超過(guò)比一般都超過(guò) 5:1 。5. 按晶粒的分布特征或相互關(guān)系分類：按晶粒

8、的分布特征或相互關(guān)系分類：定向排列結(jié)構(gòu)：柱狀或板狀晶體在空間按定向排列結(jié)構(gòu)：柱狀或板狀晶體在空間按 基本一致的延長(zhǎng)方向排列?；疽恢碌难娱L(zhǎng)方向排列。交織結(jié)構(gòu)：針狀或片狀礦物交織分布。交織結(jié)構(gòu)：針狀或片狀礦物交織分布。霏細(xì)結(jié)構(gòu)：晶體小而發(fā)育不好，成微細(xì)狀。霏細(xì)結(jié)構(gòu)：晶體小而發(fā)育不好，成微細(xì)狀。 包裹結(jié)構(gòu)：一種礦物包裹另一種礦物。包裹結(jié)構(gòu)：一種礦物包裹另一種礦物。8-2 普通陶瓷巖相結(jié)構(gòu)普通陶瓷巖相結(jié)構(gòu)一一. 剛玉瓷的巖相剛玉瓷的巖相 主晶相是剛玉（主晶相是剛玉（- Al2O3），根據(jù)），根據(jù)Al2O3的百分比含量有的百分比含量有90瓷、瓷、95瓷、瓷、97瓷和瓷和99瓷瓷等。等。 Al2O3含量

9、不同，顯微結(jié)構(gòu)特征將存在含量不同，顯微結(jié)構(gòu)特征將存在差異。主要表現(xiàn)在：差異。主要表現(xiàn)在： 主晶相剛玉的晶形存在差異：主晶相剛玉的晶形存在差異：95瓷中呈瓷中呈短柱狀晶體（圖短柱狀晶體（圖6-30），），97瓷中亦以柱狀瓷中亦以柱狀為主，而為主，而99瓷則呈粒狀，多趨向六邊形粒瓷則呈粒狀，多趨向六邊形粒狀（圖狀（圖9-7，圖，圖6-31）。）。 瓷坯中的玻璃相：瓷坯中的玻璃相：含量隨含量隨Al2O3含量增加含量增加而減少，在而減少，在95瓷中玻璃相約占瓷中玻璃相約占5%，而，而99瓷瓷中明顯減少。中明顯減少。 燒成溫度隨燒成溫度隨Al2O3含量增加而提高：含量增加而提高：95瓷瓷1600左右，左

10、右，99瓷瓷1700以上。以上。 在在95瓷和瓷和97瓷的坯體中一般均存在氣孔，瓷的坯體中一般均存在氣孔，有晶內(nèi)氣孔和晶間氣孔兩類（圖有晶內(nèi)氣孔和晶間氣孔兩類（圖6-34）。）。 剛玉瓷的缺陷還有：主晶相剛玉大小懸殊剛玉瓷的缺陷還有：主晶相剛玉大小懸殊（圖（圖6-32）；晶體內(nèi)產(chǎn)生不規(guī)則裂紋，尤）；晶體內(nèi)產(chǎn)生不規(guī)則裂紋，尤其是穿晶裂紋（圖其是穿晶裂紋（圖6-35）；燒成溫度或時(shí)）；燒成溫度或時(shí)間不夠引起的欠燒，造成晶體細(xì)小，發(fā)育間不夠引起的欠燒，造成晶體細(xì)小，發(fā)育不完整（圖不完整（圖6-36）。）。 二二. 莫來(lái)石瓷的巖相莫來(lái)石瓷的巖相 主晶相為莫來(lái)石（主晶相為莫來(lái)石（3 Al2O32SiO2

11、），主），主要原料有粘土、長(zhǎng)石、石英等。晶體會(huì)呈柱要原料有粘土、長(zhǎng)石、石英等。晶體會(huì)呈柱狀（圖狀（圖1-1-1），但常見(jiàn)的是針狀（圖），但常見(jiàn)的是針狀（圖1-1-6，1-1-16，1-2-5，圖，圖1-2-6）。）。 針狀形態(tài)屬二次莫來(lái)石，它是從長(zhǎng)石熔針狀形態(tài)屬二次莫來(lái)石，它是從長(zhǎng)石熔解物中析出的，或由粘土分解的解物中析出的，或由粘土分解的Al2O3和配和配料中的石英熔融物接觸反應(yīng)而生成的，在料中的石英熔融物接觸反應(yīng)而生成的，在1250開(kāi)始出現(xiàn)，到開(kāi)始出現(xiàn)，到1300長(zhǎng)大到幾微米。長(zhǎng)大到幾微米。 若溫度繼續(xù)升高，一次莫來(lái)石也會(huì)轉(zhuǎn)變?nèi)魷囟壤^續(xù)升高，一次莫來(lái)石也會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)槎文獊?lái)石。一次莫來(lái)石是由高

12、嶺石加為二次莫來(lái)石。一次莫來(lái)石是由高嶺石加熱分解而成的，大約在熱分解而成的，大約在1000開(kāi)始生成，開(kāi)始生成，多屬固相反應(yīng)，其粒度一般多屬固相反應(yīng)，其粒度一般100A左右，只左右，只有在電鏡下能觀察到它的鱗片狀（圖有在電鏡下能觀察到它的鱗片狀（圖6-4）。）。 以莫來(lái)石為主晶相，石英和方石英為次以莫來(lái)石為主晶相，石英和方石英為次晶相的陶瓷是應(yīng)用最廣泛的普通陶瓷（日晶相的陶瓷是應(yīng)用最廣泛的普通陶瓷（日用瓷，建筑衛(wèi)生瓷，電瓷等）。用瓷，建筑衛(wèi)生瓷，電瓷等）。 圖圖9-6是電瓷顯微結(jié)構(gòu)，可以看到有殘余是電瓷顯微結(jié)構(gòu)，可以看到有殘余石英，微裂紋，熔蝕帶，氣孔及一次和二石英，微裂紋，熔蝕帶，氣孔及一次和

13、二次莫來(lái)石。若過(guò)燒時(shí)，則莫來(lái)石會(huì)變?yōu)榇执文獊?lái)石。若過(guò)燒時(shí)，則莫來(lái)石會(huì)變?yōu)榇志?，呈粒狀。晶，呈粒狀?-3 功能陶瓷巖相結(jié)構(gòu)功能陶瓷巖相結(jié)構(gòu) 功能陶瓷是具有某種特殊性能的陶瓷材功能陶瓷是具有某種特殊性能的陶瓷材料，如介電瓷、壓電瓷，半導(dǎo)體瓷，濕敏料，如介電瓷、壓電瓷，半導(dǎo)體瓷，濕敏瓷，氣敏瓷，等等。瓷，氣敏瓷，等等。 一一. 滑石瓷的巖相：滑石瓷的巖相：介電性能優(yōu)良。介電性能優(yōu)良。 主要原料是滑石和粘土。主晶相為頑火主要原料是滑石和粘土。主晶相為頑火輝石（輝石（MgOSiO2）。呈短柱狀或板柱狀）。呈短柱狀或板柱狀晶體，屬斜方晶系；次晶相為斜頑火輝石，晶體，屬斜方晶系；次晶相為斜頑火輝石，屬單斜

14、晶系，柱狀或板柱狀。屬單斜晶系，柱狀或板柱狀。 滑石瓷中玻璃相較多，含量達(dá)滑石瓷中玻璃相較多，含量達(dá)25%45%，包圍瓷體中所有晶相。有時(shí)還會(huì)有氣孔。包圍瓷體中所有晶相。有時(shí)還會(huì)有氣孔。所以滑石瓷的結(jié)構(gòu)類型為玻基所以滑石瓷的結(jié)構(gòu)類型為?；?斑狀結(jié)構(gòu)斑狀結(jié)構(gòu)（圖（圖9-8，圖，圖6-54，圖，圖1-3-3）。）。 二二. 鎂橄欖石瓷的巖相：鎂橄欖石瓷的巖相：介電性能極好。介電性能極好。 是以滑石和菱鎂礦為原料。主晶相是鎂是以滑石和菱鎂礦為原料。主晶相是鎂橄欖石晶體（橄欖石晶體（2MgOSiO2），屬斜方晶系，），屬斜方晶系，晶體為粒狀、短柱狀。瓷體中含有一定量晶體為粒狀、短柱狀。瓷體中含有一定量

15、的玻璃相，把晶粒包圍起來(lái)，結(jié)構(gòu)類型也的玻璃相，把晶粒包圍起來(lái)，結(jié)構(gòu)類型也是?；郀罱Y(jié)構(gòu)（圖是?；郀罱Y(jié)構(gòu)（圖6-56）。晶體干涉色）。晶體干涉色可達(dá)二級(jí)黃?？蛇_(dá)二級(jí)黃。 三三. 金紅石瓷的巖相：金紅石瓷的巖相：可作陶瓷電容器?？勺魈沾呻娙萜?。 主要原料是二氧化鈦，少量高嶺土，瑩石，主要原料是二氧化鈦，少量高嶺土，瑩石，碳酸鋇等。主晶相為金紅石（碳酸鋇等。主晶相為金紅石（TiO2），屬四），屬四方晶系，多為柱狀、短柱狀，晶形多呈半自方晶系，多為柱狀、短柱狀，晶形多呈半自形晶和它形晶，薄片厚度形晶和它形晶，薄片厚度0.03mm時(shí)可出時(shí)可出現(xiàn)黃、蘭、紅、紫等干涉色（圖現(xiàn)黃、蘭、紅、紫等干涉色（圖9-

16、10）。）。 雙晶發(fā)育，?？梢?jiàn)到簡(jiǎn)單雙晶（圖雙晶發(fā)育，?？梢?jiàn)到簡(jiǎn)單雙晶（圖6-57），），聯(lián)合雙晶和聚片雙晶（圖聯(lián)合雙晶和聚片雙晶（圖6-58）。瓷體中玻）。瓷體中玻璃相很少，常分布在晶粒之間。氣孔很少，璃相很少，常分布在晶粒之間。氣孔很少，有時(shí)可見(jiàn)到晶粒內(nèi)的包裹氣孔。金紅石瓷的有時(shí)可見(jiàn)到晶粒內(nèi)的包裹氣孔。金紅石瓷的結(jié)構(gòu)類型為不等粒結(jié)構(gòu)（圖結(jié)構(gòu)類型為不等粒結(jié)構(gòu)（圖9-10） 。 四四. 鈦酸鋇瓷的巖相鈦酸鋇瓷的巖相 ： 是主要的鐵電、壓電、半導(dǎo)體功能材料。是主要的鐵電、壓電、半導(dǎo)體功能材料。 主晶相為鈦酸鋇（主晶相為鈦酸鋇（BaTiO3），主要原料），主要原料是碳酸鋇（是碳酸鋇（BaCO3）和

17、鈦白粉（）和鈦白粉（TiO2）。）。 BaTiO3主晶相有立方、四方、斜方和三方主晶相有立方、四方、斜方和三方四種變體，分別在四種變體，分別在120、0和和 - 80作作可逆的相變?？赡娴南嘧?。 其中立方相轉(zhuǎn)變?yōu)樗姆较嗟臏囟绕渲辛⒎较噢D(zhuǎn)變?yōu)樗姆较嗟臏囟?20，稱為居里溫度，稱為居里溫度，120以上穩(wěn)定的立方相晶以上穩(wěn)定的立方相晶格屬鈣鈦礦型構(gòu)造，溫度處于格屬鈣鈦礦型構(gòu)造，溫度處于1200之間的四方相，晶體將出現(xiàn)沿之間的四方相，晶體將出現(xiàn)沿Z軸方向產(chǎn)生軸方向產(chǎn)生自發(fā)極化，因此具有鐵電和壓電特性。自發(fā)極化，因此具有鐵電和壓電特性。 鈦酸鋇的顯微結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖鈦酸鋇的顯微結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖6-59，圖，圖1-5-2