陶瓷工艺学及答案(8)

2019-05-27 16:46

原理:利用高压电场下导电流体产生高速喷射的原理,在喷射熔体或溶液上通入几十千伏的高压电场,喷丝头的电场力可克服溶液的表面张力和粘弹性力,末端的液滴被拉成圆锥形,即Taylor锥。电场强度超过一定值后,电场力将克服表面张力形成射流,经溶剂挥发或冷却在接 受极得到微米甚至纳米纤维。

121. 陶瓷坯体中的水有几种形式,各自具有什么特点? 在干燥过程中,排出的水分有:可塑水:产生最大可塑性所需的水分

收缩水:湿坯干燥中达到最大收缩时所排出的水分 气孔水:收缩水排出后连续蒸发时排出的水分。 122. 简单描述坯体干燥的四个阶段 干燥过程可分为四个阶段:

(0.)升速干燥阶段,一般加热阶段时间很短,坯体温度上升到湿球温度。此阶段中水分和自坯体中排出水量的变化不大,体积收缩小;

(1.)等速干燥阶段,干燥过程中最主要的阶段,此阶段排出大量水分,在整个阶段中,排出速度始终是恒定的

此阶段水分的蒸发仅发生在坯体表面上,干燥速度等于自由水面的蒸发速度。因此,在等速干燥阶段中,干燥速度与坯体的厚度(或粒度)及最初含水量无关。而与干燥介质(空气)的温度、湿度及运动速度有关。

(2.)降速干燥阶段,随着干燥时间的延长,或坯体含水量的减少,坯体表面的有效蒸发面积逐渐减少,干燥速度逐渐降低。 水分从表面蒸发的速度超过自坯体内部向表面扩散的速度,干燥速度受空气的温度、湿度及运动速度的影响较小。水分向表面扩散速度取决于含水量、坯体内部结构(毛细管状况)、水的黏度和物料性质等。

(3.)平衡干燥阶段,干燥速度逐渐接近零,最终坯体水分不再减少。

当空气中干球温度小于100℃时,此时保留在坯体中的水分称为平衡水分。这部分水分被固体颗粒牢固地吸附着。平衡水分的多少,取决于物料性质、颗粒大小和干燥介质的温度与相对湿度。 123. 分别指出干燥温度、空气湿度和空气流动速率对等速干燥阶段和降速干燥阶段的影响

当空气温度升高时,蒸汽压随之增加,等速阶段的干燥速度增大。 相对湿度在等速干燥期影响较明显,对减速干燥阶段的影响较弱。 空气流动速度对等速干燥阶段的影响较大,一进入降速干燥阶段,影响逐渐减少。

124. 根据输入热量方式的不同,干燥方法可分为几类? (1)箱式干燥(室式干燥):一组或几组料盘放在一个大隔热室内,热空气在特别设计的风机和导流板作用下循环加热。 (2)链式干燥: 热源一般是锅炉蒸汽、燃烧器加热的空气以及各种工业窑炉产生的余热.

(3)隧道式干燥:在狭长的隧道内有一长列台车,陶瓷坯体置于台车的网片上,以平行送风方式使空气流与物料接触进行干燥。 125. 简述干燥过程中开裂类型和产生的原因 开裂类型:

产生原因:干燥到到某一时刻,坯体表面水分逐渐接近于零。坯体表面和中心部分的含水量不同,所以坯体的干燥是不均匀的,不均匀的收缩会导致坯体内部产生应力,应力超过坯体的强度就会产生变形或裂纹。

126. 解释下列名词:烧结、烧成、晶粒生长、二次再结晶、固相烧结、液相烧结

烧结:仅指粉料经加热而致密化的简单物理过程(是烧成的一个重要部分)

烧成:烧成:从入窑到出窑的过程,是工序(多种物理化学变化,如:脱水、坯体内气体分解、多相反应和熔融、溶解、烧结等) 晶粒生长:无应变的材料热处理时,平均晶粒在不改变其分布的情况下连续增大的过程。

二次再结晶:少数巨大晶粒在细晶消耗时异常长大的过程,又称晶粒异常生长、晶粒不连续生长。是大颗粒因晶界移动过快,吞并了周围一些细小晶粒,而发生的突发性长大,是以强凌弱造成颗粒大小不均匀,应尽量避免!

烧结过程可以分为固相烧结和液相烧结两种类型。

固相烧结:在烧结温度下,粉末坯体在固态情况下达到致密化的

烧结过程称为固相烧结。

液相烧结:粉末坯体在烧结过程中有液相存在的烧结过程称为液相烧结。

127. 烧结主要参数分哪两大类,工艺参数主要包括哪些? 烧结主要参数分为:材料参数和工艺参数。

工艺参数(基本上都是热力学参数)主要包括:烧结温度、保温时问、烧结气氛、压力、升温和降温速度。 128. 烧成范围的上限温度和下限温度如何确定?

烧成温度:是指陶瓷坯体烧成时获得最优性质时的相应温度,即操作时的止火温度。

烧成范围:止火温度是指一个允许的波动范围,习惯上称为烧成范围。

坯体技术性能开始达到要求指标时的对应温度为下限温度,坯体开始重新膨胀的温度为上限温度。

129. 对由长石、高岭土和石英组成的传统陶瓷,为什么需要一定的保温时间?

(1)在烧成的最高温度保持一定的时间,可使物理化学变化更趋完全,同时组织结构亦趋于均一。

(2)对由高岭土、长石和石英所组成的传统陶瓷,烧成过程中各区域所进行的反应类型和速度都不相同,瓷坯的组织由许多不同类型的晶相和玻璃相微区组成。

(3)保温时间过长,晶粒溶解,不利于在坯中形成坚强骨架,

降低力学性能。

130. 含杂质铁矿的传统陶瓷,在氧化性气氛中坯体过烧膨胀比还原性气氛大,而含有机物多的则是还原性气氛的过烧膨胀更大,试解释原因?

(1)原因:Fe2O3被还原为FeO,容易与SiO2形成低熔点玻璃相,降低硅酸盐玻璃的粘度,促进低温烧结并产生较大收缩。含有机物多的陶瓷,还原烧成容易残碳,高温氧化造成膨胀。 硫酸盐、Fe2O3、磁铁矿和云母中的Fe,氧化气氛下要在接近坯体烧结、釉料层融化的高温下才分解,造成气孔封闭,气体不能排出引起膨胀;还原气氛下,可在坯、釉还是多孔的状态分解,减少膨胀;瓷石含铁量高,过烧膨胀由硫酸盐和高价铁分解引起;膨润土、长石铁含量低,但有机物多,还原烧成容易残碳,高温氧化造成膨胀。

131. 我国古代的砖多为青色,现代的砖多为红色,被称为“火砖”或“红砖”,但在某些砖块叠加部位,却呈现出青黑色。试从烧成温度和气氛

解释这一现象可能的原因。

132. 简述在烧结过程中物质传输的几种机理,以及相应的推动力。

(1)初始阶段:一般利用简单的双球模型来解释初始阶段机理。在初始阶段,颗粒形状改变,相互之间形成了颈部连接,气孔由原来的柱状贯通状态逐渐过渡为连续贯通状态,其作用能够将坯


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