設(shè)計材料與工藝課程 課件 第4章 陶瓷及其加工工藝

陶瓷CeramicsDepartmentofIndustrialDesigninNUAA南京航空航天大學(xué)工業(yè)設(shè)計系01020304陶瓷概述1.1陶瓷的定義1.2陶瓷的發(fā)展歷史1.3陶瓷分類1.4設(shè)計常用的陶瓷材料陶瓷材料的基本特性2.1光學(xué)性質(zhì)2.2力學(xué)性質(zhì)2.3熱穩(wěn)定性2.4化學(xué)性質(zhì)2.5氣孔率和吸水率陶瓷的加工工藝3.1原料配制3.2成形3.3坯體干燥3.4坯胎裝飾3.5上釉3.6窯爐燒結(jié)設(shè)計案例陶瓷概述目錄01陶瓷概述SummaryofCeramics四/

陶瓷概述011.1陶瓷的定義傳統(tǒng)上，陶瓷的概念是指所有以黏土為主要原料與其他天然礦物原料經(jīng)過適當(dāng)?shù)呐浔?、粉碎、成型并在高溫焙燒情況下經(jīng)過一系列的物理化學(xué)反應(yīng)后，形成的堅硬物質(zhì)。如我們常見的日用陶瓷制品、建筑陶瓷等，亦稱為傳統(tǒng)陶瓷。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和社會文明的進步，廣義的陶瓷概念已是用陶瓷生產(chǎn)方法制造的無機非金屬固體材料和制品陶瓷材料由傳統(tǒng)的黏土硅酸鹽材料，逐漸向碳化物、氮化物、硼化物過渡，以獲得更為優(yōu)異的理化性能。四/

陶瓷概述01陶瓷材料是人類最早利用的非天然材料。陶瓷這一古老的人造材料，以其優(yōu)異的物理化學(xué)性能、自始至終伴隨著人類社會的繁衍、生產(chǎn)力水平的進步和產(chǎn)品設(shè)計理念的日益發(fā)展而提升。1.2陶瓷的發(fā)展歷史四/

陶瓷概述011.1陶瓷的發(fā)展歷史泥片貼筑法泥條盤筑法輪制成型四/

陶瓷概述011.2陶瓷的發(fā)展歷史技術(shù)名稱技術(shù)特征考古遺存貼敷模制法泥片貼筑法具有泥片粘合的層理與陶片層理剝落現(xiàn)象河姆渡文化裴李崗文化泥條盤筑法將拌制好的粘土搓成泥條，從器底起依次將泥條盤筑成器壁直至器口，再用泥漿膠合成器紅山文化大汶口文化輪制成型借助于陶車對陶坯進行修整。輪制陶器要求坯泥品質(zhì)均勻、細(xì)膩，具有相當(dāng)?shù)臐駨姸三埳轿幕镱^文化四/

陶瓷概述011.2陶瓷的發(fā)展歷史商代中期，陶和瓷出現(xiàn)分野。瓷器燒制的三個基本條件：1、原料的選擇加工，主要表現(xiàn)在AL2O3的提高和Fe2O3的降低，胎質(zhì)呈白色；2、1200以上的高溫?zé)桑ベ|(zhì)燒結(jié)致密，不惜水分，敲擊有清脆的金石聲；3、器表有高溫下燒成的釉，胎釉結(jié)合牢固，厚薄均勻。四/

陶瓷概述011.2陶瓷的發(fā)展歷史四/

陶瓷概述011.2陶瓷的發(fā)展歷史四/

陶瓷概述011.2陶瓷的發(fā)展歷史東漢晚期成功生產(chǎn)出真正的瓷器制品——青釉瓷和黑釉瓷四/

陶瓷概述01隋唐時期是我國瓷器發(fā)展史上長足發(fā)展的時期。在學(xué)術(shù)界通常用“南青北白”來概括唐代制瓷業(yè)的發(fā)展特征。南方地區(qū)則以燒制青瓷出名，越窯青瓷“如冰似玉”，北方地區(qū)“邢窯”以白瓷著稱有“類銀似雪”之稱。1.2陶瓷的發(fā)展歷史四/

陶瓷概述01宋代陶瓷造型簡單、優(yōu)美，器型比例尺度恰當(dāng)，減一分則短，增一分則長，達到十分完美的地步。宋代是陶瓷技藝的繁榮時期，以高度發(fā)展的單色釉著稱于世。

1.2陶瓷的發(fā)展歷史四/

陶瓷概述011.2陶瓷的發(fā)展歷史汝窯玉壺春瓶宋代五大名窯：官窯、定窯、哥窯、汝窯和鈞窯被陶瓷界俗稱為宋代五大名窯。定窯刻花紋尊官窯弦紋瓶鈞窯玫瑰紫釉菱花式花盆托哥窯八角茶碗四/

陶瓷概述01元朝時，瓷器生產(chǎn)除保持一些傳統(tǒng)品種的制作外，還使歷史上已經(jīng)萌芽的某些品種走向成熟，并創(chuàng)新出一些令人賞心悅?cè)盏钠贩N。其最突出的是青花、釉里紅的正式燒制成功，把中國傳統(tǒng)繪畫技法與制瓷工藝結(jié)合起來，使具有濃郁中國風(fēng)格的釉下彩瓷器發(fā)展到一個新的階段。這里所說的“青花”，是指應(yīng)用鈷料在瓷胎上繪畫，然后上透明釉，在高溫下一次燒成，呈現(xiàn)出藍(lán)色花紋的釉下彩瓷器。1.2陶瓷的發(fā)展歷史青花纏枝牡丹紋梅瓶四/

陶瓷概述01“釉里紅”作為釉下彩的一種表現(xiàn)枝法則是指以銅紅料在胎上繪畫紋飾后，罩以透明釉，在高溫還原焰環(huán)境中燒成，使釉下呈現(xiàn)紅色花紋的瓷器。1.2陶瓷的發(fā)展歷史釉里紅彩斑塑晰紋高足杯（元）釉里紅花卉大碗（明、洪武）四/

陶瓷概述01明代景德鎮(zhèn)官窯（4%出品率）1.2陶瓷的發(fā)展歷史青花把蓮紋盤蘇泥勃青1、蘇泥勃青料在呈色方面的基本色調(diào)為色澤靛蘭、絢麗濃艷，但也還有一種發(fā)色是蘭中泛紫，表現(xiàn)出一種明顯的紫羅蘭色。2、暈散的特征3、色階，觀察由蘇泥勃青料繪制瓷畫，我們還會發(fā)現(xiàn)蘇料的另一個區(qū)別于其它青料的特點，就是有深淺、濃淡不一的特征四/

陶瓷概述01明成化年間的官窯，以生產(chǎn)斗彩瓷著稱于世，斗彩又稱逗彩，是釉下青花和釉上彩色相結(jié)合的一種彩瓷工藝。其法是在胎上先用“蘇泥勃青”青花釉料畫出部分花紋，而后在釉上與之相適應(yīng)地加以彩繪，使青花與彩繪形成變化統(tǒng)一的裝飾效果。1.2陶瓷的發(fā)展歷史斗彩雞缸杯四/

陶瓷概述01在陶器的制造方面，明代最突出的成就是紫砂器。紫砂器是用一種質(zhì)地細(xì)膩，含鐵量高的特殊陶土制成的無釉細(xì)陶器，呈赤褐、淡黃或紫黑兩色，這種陶器雖始于宋代，但到明代中期才開始盛行。1.2陶瓷的發(fā)展歷史南瓜壺四/

陶瓷概述011.2陶瓷的發(fā)展歷史康熙郎窯紅釉膽式瓶康熙琺瑯彩花卉紋碗雍正粉彩團蝶紋碗四/

陶瓷概述011.2陶瓷的發(fā)展歷史乾隆粉彩鏤空轉(zhuǎn)頸瓶乾隆“瓷母”四/

陶瓷概述011.2陶瓷的發(fā)展歷史中國是世界陶瓷制造中心和陶瓷生產(chǎn)大國，年產(chǎn)量和出口量居世界首位。全國已形成廣東佛山建筑陶瓷生產(chǎn)基地，廣東潮州日用、衛(wèi)生、藝術(shù)陶瓷生產(chǎn)基地，河北唐山、山東淄博、湖南醴陵、廣西北流、福建德化等日用陶瓷生產(chǎn)基地及江西景德鎮(zhèn)藝術(shù)陶瓷生產(chǎn)基地，行業(yè)發(fā)展呈區(qū)域化、分工化、同類型產(chǎn)品生產(chǎn)聚集化的特點。四/

陶瓷概述011.2陶瓷的發(fā)展歷史新型陶瓷在近年來得到長足的進步，不同的結(jié)構(gòu)陶瓷和功能陶瓷，一系列優(yōu)越的機械性能、熱性能、電性能、磁性能、化學(xué)和生物性能，都為其應(yīng)用提供了廣闊的空間。因此新型陶瓷的應(yīng)用范圍是傳統(tǒng)陶瓷所遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能相比的，新型陶瓷又稱為特種陶瓷或精密陶瓷。知識點1中國古代陶瓷制作工藝點擊添加相關(guān)標(biāo)題文字知識點01四/

陶瓷概述思考題：1、試分析理解古代三種成型方法的優(yōu)缺點。?THANKS南京航空航天大學(xué)工業(yè)設(shè)計系南京市秦淮區(qū)御道街29號3棟204室南京市江寧區(qū)將軍路29號3棟5樓01陶瓷概述SummaryofCeramics四/

陶瓷概述011.3陶瓷分類陶器和瓷器的主要區(qū)別表現(xiàn)在：

（1）陶器的胎料是普通的粘土，瓷器的胎料則是瓷土，即高嶺土（因最早發(fā)現(xiàn)于江西景德鎮(zhèn)東鄉(xiāng)高嶺村而行名）；

（2）陶胎含鐵量一般在3%以上，瓷胎含鐵量一般在3%以下；

（3）陶器的燒成溫度一般在900℃左右,瓷器則需要1300℃的高溫才能燒成;

(4)陶器多不施釉或施低溫釉,瓷器則多施釉；

(5)陶器胎質(zhì)粗疏，斷面吸水率高。瓷器經(jīng)過高溫焙燒，胎質(zhì)堅固致密，斷面基本不吸水，敲擊時會發(fā)出鏗鏘的金屬聲響。四/

陶瓷概述011.3陶瓷分類四/

陶瓷概述011.3陶瓷分類四/

陶瓷概述011.4設(shè)計常用的陶瓷材料1.4.1傳統(tǒng)陶瓷建筑陶瓷衛(wèi)浴陶瓷藝術(shù)陶瓷園林陶瓷日用陶瓷四/

陶瓷概述011.4設(shè)計常用的陶瓷材料1.4.1傳統(tǒng)陶瓷建筑陶瓷衛(wèi)浴陶瓷藝術(shù)陶瓷園林陶瓷日用陶瓷四/

陶瓷概述011.4.1傳統(tǒng)陶瓷建筑陶瓷衛(wèi)浴陶瓷藝術(shù)陶瓷園林陶瓷日用陶瓷1.4設(shè)計常用的陶瓷材料四/

陶瓷概述011.4.1傳統(tǒng)陶瓷建筑陶瓷衛(wèi)浴陶瓷藝術(shù)陶瓷園林陶瓷日用陶瓷1.4設(shè)計常用的陶瓷材料四/

陶瓷概述011.4設(shè)計常用的陶瓷材料1.4.1傳統(tǒng)陶瓷建筑陶瓷衛(wèi)浴陶瓷藝術(shù)陶瓷園林陶瓷日用陶瓷四/

陶瓷概述01特種陶瓷特種陶瓷則是采用人工合成的高純度無機化合物為原料，在嚴(yán)格控制的條件下經(jīng)成型、燒結(jié)和其他處理而制成具有微細(xì)結(jié)晶組織的無機材料。它具有一系列優(yōu)越的物理、化學(xué)和生物性能，因此新型陶瓷的應(yīng)用范圍是傳統(tǒng)陶瓷所遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能相比的。特種陶瓷又稱為新型陶瓷或現(xiàn)代陶瓷。1.4設(shè)計常用的陶瓷材料四/

陶瓷概述011.4.2特種陶瓷（現(xiàn)代陶瓷）結(jié)構(gòu)陶瓷是一種發(fā)揮其機械、熱、化學(xué)等性能的新型陶瓷材料。同金屬材料相比，陶瓷的最大優(yōu)點是優(yōu)異的高溫機械性能、耐化學(xué)腐蝕、耐高溫氧化、耐磨損、比重?。s為金屬的1/3），因而在許多場合逐漸取代昂貴的超高合金鋼或被應(yīng)用到金屬材料根本無法勝任的場合，如發(fā)動機氣缸套、軸瓦、密封圈、陶瓷切削刀具等。1.4設(shè)計常用的陶瓷材料氮化硅軸承:耐磨、光滑四/

陶瓷概述011.4設(shè)計常用的陶瓷材料氧化鋯:刀具、活塞、軸承產(chǎn)品等1.4.2特種陶瓷（現(xiàn)代陶瓷）結(jié)構(gòu)陶瓷氧化鋁陶瓷（人造剛玉）是一種極有前途的高溫結(jié)構(gòu)材料。它的熔點很高，可作高級耐火材料，如坩堝、高溫爐管等四/

陶瓷概述011.4設(shè)計常用的陶瓷材料碳化硅磨刀石1.4.2特種陶瓷（現(xiàn)代陶瓷）結(jié)構(gòu)陶瓷氮化硼四/

陶瓷概述011.4設(shè)計常用的陶瓷材料1.4.2特種陶瓷（現(xiàn)代陶瓷）結(jié)構(gòu)陶瓷氮化硅一種超硬物質(zhì)，密度小、本身具有潤滑性，并且耐磨損，除氫氟酸外，它不與其他無機酸反應(yīng)，抗腐蝕能力強；高溫時也能抗氧化。而且它還能抵抗冷熱沖擊，在空氣中加熱到1000攝氏度以上，急劇冷卻再急劇加熱，也不會碎裂。氮化硅具有如此良好的特性，人們常常用它來制造軸承、汽輪機葉片、機械密封環(huán)、永久性模具等機械構(gòu)件。四/

陶瓷概述011.4設(shè)計常用的陶瓷材料1.4.2特種陶瓷（現(xiàn)代陶瓷）功能陶瓷是利用陶瓷對聲、光、電、磁、熱等物理性能所具有的特殊功能而制造的陶瓷材料稱為功能陶瓷。功能陶瓷作為功能材料用來制造功能器件，主要利用其物理性能如電磁性能、熱性能、光性能、生物性能等。瓷片電容結(jié)構(gòu)介電陶瓷四/

陶瓷概述011.4設(shè)計常用的陶瓷材料1.4.2特種陶瓷（現(xiàn)代陶瓷）功能陶瓷壓電陶瓷四/

陶瓷概述011.4設(shè)計常用的陶瓷材料1.4.2特種陶瓷（現(xiàn)代陶瓷）功能陶瓷半導(dǎo)體陶瓷：半導(dǎo)體陶瓷的電導(dǎo)率因外界條件（溫度、光照、電場、氣氛和溫度等）的變化而發(fā)生顯著的變化，因此可以將外界環(huán)境的物理量變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枺瞥筛鞣N用途的敏感元件。（熱敏、濕敏、氣敏、光敏）四/

陶瓷概述011.4設(shè)計常用的陶瓷材料1.4.2特種陶瓷（現(xiàn)代陶瓷）功能陶瓷生物陶瓷知識點1陶與瓷的區(qū)別知識點2了解結(jié)構(gòu)陶瓷，功能陶瓷的一般應(yīng)用點擊添加相關(guān)標(biāo)題文字知識點01四/

陶瓷概述思考題：1、陶器和瓷器的主要區(qū)別在哪里？在視覺感受上有何區(qū)別？?案例：了解小米MIX2外殼的材料，及其相關(guān)特點THANKS南京航空航天大學(xué)工業(yè)設(shè)計系南京市秦淮區(qū)御道街29號3棟204室南京市江寧區(qū)將軍路29號3棟5樓02陶瓷材料的基本特性BasicPropertiesofCeramicMaterials022.1光學(xué)性質(zhì)四/

陶瓷材料的基本特性①白度②透光度③光澤度白度指陶瓷材料對白色光的反射能力。它是以45度角投射到陶瓷試件表面上的白光反射強度與化學(xué)純硫酸鋇樣片(白度作100％)的比較而得。絕大部分瓷器在外觀色澤上均采用純正的白色(色度應(yīng)不低于70％)。022.1光學(xué)性質(zhì)四/

陶瓷材料的基本特性①白度

②透光度③光澤度透光度指瓷器允許可見光透過的程度，常用透過瓷片的光強度與入射在瓷片上的光強度之比來表示。透光度與瓷片厚度、配料組成、原料純度、坯料細(xì)度、燒成溫度以及瓷坯的顯微結(jié)構(gòu)有關(guān)。02①白度②透光度③光澤度

2.1光學(xué)性質(zhì)四/

陶瓷材料的基本特性光澤度指瓷器表面對可見光的反射能力。光澤度決定于瓷器表面的平坦與光滑程度。當(dāng)釉面平整光滑，無缺陷時，光澤度就高，反之，釉面粗糙有桔皮、針孔等缺陷，光澤度則下降。02陶瓷材料最突出的缺點是脆性。在靜態(tài)負(fù)荷下，抗壓強度很高，但稍受外力沖擊便發(fā)生脆裂2.2力學(xué)性質(zhì)四/

陶瓷材料的基本特性02陶瓷材料一般具有高的熔點（大多在2000℃以上），且在高溫下具有極好的化學(xué)穩(wěn)定性；陶瓷的導(dǎo)熱性低于金屬材料，陶瓷還是良好的隔熱材料。同時陶瓷的線膨脹系數(shù)比金屬低，當(dāng)溫度發(fā)生變化時，陶瓷具有良好的尺寸穩(wěn)定性。2.3熱穩(wěn)定性四/

陶瓷材料的基本特性-250~3000攝氏度02陶瓷材料為良好的耐酸材料，能耐無機酸和有機酸及鹽的侵蝕，但抵抗堿的侵蝕能力較弱。2.4化學(xué)性質(zhì)四/

陶瓷材料的基本特性耐酸陶瓷工業(yè)泵02氣孔率指陶瓷制品所含氣孔的體積與制品總體積的百分比。氣孔率的高低和密度的大小是鑒別和區(qū)分各類陶瓷的重要標(biāo)志。吸水率則反映陶瓷制品燒結(jié)后的致密程度。陶瓷的總氣孔率如下：硬質(zhì)瓷2—6.4%，精陶12-30%，細(xì)炻器4-8%，彩陶12.5—38%。

2.5氣孔率和吸水率四/

陶瓷材料的基本特性?雙氣孔結(jié)構(gòu):鏈狀氣孔群和團粒結(jié)構(gòu)微細(xì)氣孔越宿不餿02與金屬材料相比較，大多數(shù)陶瓷的硬度高，性脆，幾乎沒有塑性，抗拉強度低，抗壓強度高。陶瓷材料熔點高，抗蠕變能力強，熱硬度可達1000攝氏度，但陶瓷承受溫度快速變化的能力差，在溫度劇變時會開裂。陶瓷材料的化學(xué)穩(wěn)定性很高，有良好的抗氧化能力，能抵抗強腐蝕介質(zhì)、高溫的共同作用。大多數(shù)陶瓷是電絕緣材料，功能陶瓷材料具有光、電、磁、聲等特殊性能。四/

陶瓷材料的基本特性知識點1陶瓷的基本性質(zhì)點擊添加相關(guān)標(biāo)題文字知識點四/

陶瓷材料的基本特性02思考題：1、陶瓷材料在特性上有哪些優(yōu)點和缺點？我們在設(shè)計中應(yīng)如何利用其優(yōu)點，同時避免陶瓷材料特性上的不足？?THANKS南京航空航天大學(xué)工業(yè)設(shè)計系南京市秦淮區(qū)御道街29號3棟204室南京市江寧區(qū)將軍路29號3棟5樓03陶瓷的加工工藝ProcessingTechnologyofCeramics03四/

陶瓷的加工工藝陶瓷加工流程主要分為原料配制、坯料成型、坯體干燥、坯胎裝飾、上釉和窯爐燒結(jié)03陶瓷原料基本可分為兩類：一類為可塑性原料，主要是指粘土類天然礦物，包括高嶺土、多水高嶺土及作為增塑劑的膨潤土等，它們在坯料中起塑化和粘結(jié)作用，賦予坯料以塑性與注漿成形性能，保證干坯強度及燒后的各種使用性能，如機械強度、熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性等。另一類是無可塑性原料，其中石英屬于瘠性原料，可降低坯料的粘性，燒成時部分石英溶解在長石玻璃中，提高液相粘度，防止高溫變形，冷卻后在瓷坯中起骨架作用，防止坯體收縮時開裂變形，能增加制品的密實性和強度。3.1原料配制四/

陶瓷的加工工藝033.1原料配制四/

陶瓷的加工工藝練泥：搗碎、粉末、淘洗、去雜質(zhì)、沉淀原料制備要求：各組成成分充分混合均勻，顆粒細(xì)度應(yīng)達到規(guī)定技術(shù)要求，盡可能無氣泡。03將配制好的坯料制作成為預(yù)定的形狀，以體現(xiàn)陶瓷產(chǎn)品的使用與審美功能，這個賦形工序即為成形。日用陶瓷產(chǎn)品的種類很多，坯料的性能各不相同，所使用的成形方法也是多種多樣的。最基本的成形方法，可以分為三大類：可塑法、注漿法和干壓法。尤其以前兩類最為普遍。3.2坯料成型四/

陶瓷的加工工藝?yán)?33.2坯料成型四/

陶瓷的加工工藝旋壓滾壓旋壓成形是將泥料摜入旋坯機上旋轉(zhuǎn)著的石膏模中，再利用樣板刀的擠壓力和刮削作用將坯泥成形于模型工作面上。如圖所示，依據(jù)石膏模型內(nèi)壁為工作面，賦予坯體下部和底部形狀。由此兩相配合，就成就一個坯體。型刀與模型工作面之間的距離就是毛坯的厚度。滾壓成型，下面陰模跟旋壓成型差不多，只是上面的陽模用滾動擠壓的方式，將坯泥成型與模具上。033.2坯料成型四/

陶瓷的加工工藝注漿成形，這是陶瓷成形中的一種基本方法，即將制備好的坯料泥漿注入多孔性模型內(nèi)，由于多孔性模型的吸水性，泥漿在貼近模壁的一層被模子吸水而形成一均勻的泥層；隨時間的延長，當(dāng)泥層厚度達到所需尺寸時，可將多余的泥漿倒出，留在模型內(nèi)的泥層繼續(xù)脫水、收縮、并與模型脫離，出模后即得制品生坯。03

成型后的各種坯體，四般都含有較高的水分，沒有足夠的強度來承受搬運或再加工過程中的壓力與振動，容易發(fā)生變形