学文网陶瓷原料篇1
关键词：陶瓷原料；标准化；条件；优势
1 引 言
我国是一个陶瓷生产大国，但并非陶瓷生产强国，其中很重要的原因之一就是受陶瓷原料标准化难题的困扰。实原料的标准化，才能实产品的标准化，直接影响陶瓷产业的整体快速发展和提升。目前，西班牙、意大利、美国、日本等，都已实了原料的标准化，而我国在这一领域目前仍是一片空白。每个陶瓷企业都有各自的原料进货渠道，原料经球磨加工后进入生产线，在生产中产品的配方和工艺参数不断地进行调整，其矿物组成、颗粒度、化学组成及其它理化性能的波动，最终导致产品质量波动较大。原料标准化的最大好处就是可以保证产品质量的稳定。而国外的陶瓷企业，其原料由专业的生产厂商提供，不用担心原料方面存在的任何问题。
原料的标准化已成为一种趋势，而我国的陶瓷产业在这一方面还有相当长的路要走。除了在认识上存在不足之外，笔者认为还存在成本的问题。未来的5~10年，陶瓷原料的标准化将会在国内得到推进。陶瓷企业可以集中精力搞设计、研发，以提高产品的附加值，这样企业才会有更强的竞争力。
另外，一直以来，陶瓷成品缺陷都是陶瓷生产中的老大难问题，各种缺陷的产生，不仅使陶瓷生产的废品率有所上升，增加了不必要的生产成本，还严重影响了陶瓷产品本身的各项技术指标的控制，降低了产品的稳定性。因此，如何通过原料标准化避免陶瓷产品缺陷的产生，是陶瓷生产中非常值得关键的一个问题。
2 实原料标准化的条件
笔者认为，要实原料标准化，可以通过以下两方面去尝试。
（1） 严格执行各企业的原料采购标准，坚持在1~3年内坯体配方不变、原料采购标准不变。
（2） 将原料车间***出来，同时，给原料车间配备调试配方的技术人员，对原料车间的粉料进行***核算，或将陶瓷厂的配方标准化，该思路发展成熟后，有的原料车间有可能就是未来的原料加工厂。
不管采用哪种方法，都需要一个严格的监管体系去执行监控标准，不能随意更改或者让步接收。当然这样操作，可能会导致成本的增加。在国外，正是由于标准的原材料采购、标准的制造，标准的操作流程等，使得成本比国内高出许多。正是由于在国外许多环节都已经标准化，才导致国外制造业的水平更加稳定，才会给国外陶瓷制造业的创新创造更好的环境。
需要注意的是，目前国内原料或配方已经达到验收标准，仍然无法进入大生产使用，或者在大生产时会出许多缺陷，说明在验收标准这方面还需要进一步研究。
3 实陶瓷原料标准化的优点
陶瓷原料的不稳定并非是导致陶瓷缺陷的唯一因素，作为陶瓷生产的物质基础，其技术指标及稳定性对陶瓷产品的性能和质量有着根本性的影响。要提高陶瓷原料的稳定性或提高陶瓷生产的稳定性，最有效的途径是实陶瓷原料或者配方的标准化。
（1） 陶瓷原料的标准化，已成为制约国内陶瓷行业发展的瓶颈。陶瓷原料主要来自各种天然矿物材料，如粘土、长石、方解石和白云石等，这些天然原料都是在特定的地质条件下经过漫长而复杂的地质作用而形成的，是极其复杂而且不受人力掌控的系统。来自不同矿源或者来自同一矿源不同位置的原料都难免出矿物组成、粒度组成、化学组成及其它理化性能的波动，这正是造成陶瓷原料不稳定性的根源。实陶瓷原料的标准化，通过人工方法使质量多变的天然矿物趋于稳定化，从而提高陶瓷生产的产品质量及稳定性，使陶瓷生产企业可以集中精力更好地专注于设计、基础配方的研发，提高产品的附加值，加强企业的核心竞争力。
（2） 实陶瓷原料的标准化，有助于推动非金属矿物产业向深加工的方向发展，天然非金属材料都不可避免地存在理化性能上的波动。目前国内的非金属产业主要由私营企业经营，存在规模小、高度分散、设备落后、加工程度低等问题。很多非金属企业直接销售原矿料或初级产品，连产品的质量都无法保证，更谈不上实原料的标准化。因此，在促进陶瓷原料标准化的过程中，必然需要非金属原料企业更新设备、改善加工工艺、加强研发投入，研发出精细的产品，降低产品波动，增加产品的附加值，从而推动非金属矿物产业全面向深加工的方向发展。
（3） 实陶瓷原料的标准化，有利于优化自然资源的合理利用。陶瓷原料主要来自各种天然矿物，无论是粘土还是长石，都是不可再生资源，陶瓷的生产过程实际上也是自然资源的消费过程。我国非金属矿物产业的发展比较落后，产品以原矿或初级产品为主，都是以简单的几项指标，如粒度、铁含量或者铝含量等划分产品规格，根本无法达到自然资源的合理利用。推动原料的标准化，必然需要更加精细的原料分级系统，明确原料的适用范围，使原料的规格标准化和系列化，从而促进自然资源的合理利用。
（4） 实陶瓷原料的标准化，有利于陶瓷行业对于国家能耗指标***策的实施。之所以陶瓷行业、水泥行业属于高能耗行业，主要是这两个行业的产业链都是直接从大自然的矿产、到矿产的加工、到人工产品的制造。从这方面思考，其它行业的任何产品如果追溯到产品所涉及到的矿产在大自然的分布，所有产业都将属于高能耗产业。所以陶瓷行业如果想摆脱高能耗的定义，可以考虑将陶瓷行业的生产拆分，将陶瓷原料加工、陶瓷产品制造、陶瓷产品抛光分别拆分出来。同时，陶瓷生产的各领域由于专注于各环节的生产和研发，各个加工环节将会更好地执行国家制定的能耗***策。
陶瓷原料篇2
关键词：劣质原料；制备；陶瓷产品；白度
1 前 言
陶瓷业的不断发展，对瓷土的需求量与日俱增。由于长期以来大量开采使用瓷土，导致高品位优质原料日渐枯竭。陶瓷矿产资源是不可再生资源，如何将劣质原料作为一种新资源进行开发利用，提高资源综合利用率，变废为宝，是陶瓷行业的发展趋势。
随着人们生活水平的提高和环保意识的增强，以环保、节能为基础的日用陶瓷以及产品对环境的协调发展，成为日用陶瓷未来发展的趋向。本文的主要目的是利用劣质原料，生产高白度的日用陶瓷制品。
2 提高陶瓷制品白度的方法
当原料的质量较差时，生产出来的陶瓷白度相对较低。因此，可以采用物理、化学、工艺处理等方法，来提高陶瓷制品的白度。但由于生产场地的限制，无法使用化学方法进行提纯。因此，本文主要采用物理、工艺处理两种方法来处理劣质原料，以达到提高陶瓷白度的目的，其具体内容如下。
2.1 原料预处理提高白度
2.1.1原料的拣选
无论硬质原料，还是软质原料，进厂后均需按照原料质量标准进行拣选，以提高原料的质量。
（1） 硬质原料（如长石、石英等）需经过水洗、锤选，除去含铁、锰多的杂质原料。
（2） 软质原料一般进行人工拣选。如把含铁质多的块状和外观特征差异较大的原料，以及树枝、草根等杂物拣出。外观特征不易判断的，可将原料与正常原料放在窑内一起煅烧，以此作为直观的判断依据。另外，在拣选的同时需进行翻料，使原料混合均匀。
2.1.2原料的粉碎
块状软质原料粗碎至能机碎，或进入球磨细碎即可。硬质原料经颚式破碎机粗碎至3~5cm，再经轮碾机细碎至2~3mm，干法除铁两次后，进行球磨细碎至符合工艺要求。
2.1.3原料的淘洗
劣质原料机碎一定时间后，置于搅拌池中淘洗，粗颗粒原料（如石英砂等）和比重较大的含铁质矿物会沉积于搅拌池底。悬浮液由搅拌池流入粗砂沉淀池，粗粒杂质在粗砂沉淀池中沉淀下来。然后进入除砂沟，经过一定时间的流动，悬浮液中的较细粒杂质在除砂沟中沉淀下来，而相对密度小的有用泥浆流至泥浆沉淀池。悬浮液由搅拌池流入除砂沟的过程需过筛，以除去木屑、杂草等杂质。泥浆沉淀池的浆料为配制坯料用浆，配料前需经除铁器除铁。
2.2 配方的确定、优化提高白度
坯料配方中合理地配入熔剂性原料、石英、高岭土，以及一定量的滑石和磷酸盐，可以达到提高产品白度的目的。
（1） 坯料配方中引入少量的滑石（3MgO・4SiO2・H2O）。因为滑石中含有Mg2+，能与Fe2+生成一种固熔体（Mg・FeO）。如含有TiO2，则生成MgO・TiO2，即Fe2+和TiO2被沉淀下来，可减弱铁、钛对产品发色的不良影响；同时，滑石引入Mg2+具有***浊作用，也有利于提高白度。
（2） 坯料配方中加入一定量的磷酸盐。因为在硅酸盐玻璃相中，坯料中含少量的Fe2+会使坯体呈青色。特别是Fe2＋在硅酸盐玻璃中以[FeO4]的四面体的结构团存在时，成为显黄色的强着色剂。而在磷酸盐玻璃中，它以[FeO8]八面体的结构团存在时，几乎没有着色能力，所以在含有Fe2O3、TiO2较高的坯料中加入一定量的磷酸盐可以提高产品的白度。
2.3 工艺流程及工艺参数对白度的影响
2.3.1原料的制备工艺流程
劣质原料需经过以下的工艺流程，才能获得优质的泥料成品，其工艺流程如***1所示。
由***1可知，不管是硬质原料，还是软质原料，都要经过除铁、过筛等过程，此目的是减少杂质对产品呈色的影响。如果除铁不干净，将会严重影响到产品的白度。
2.3.2工艺参数
要想获得优质的泥料，需满足以下几项工艺参数：
（1） 过筛次数。坯料泥浆在榨泥前需分别过120目、180目、200目等多层振动筛，除去铁、锰等杂质。
泥浆多层过筛的目的是为了除去浆料中的粗颗粒。减少铁杂质的扩大，或因有机物多的坯料碳素物过多，氧化不完全而成为黑点。
（2） 除铁次数。泥浆需采用高强除铁器进行除铁（至少3次），除去浆料中的铁、锰等杂质。
（3） 细度。泥浆过万孔筛筛余为0.1％~0.3％之间（300目标准筛）。
（4） 陈腐与练泥。塑性原料应加强陈腐与真空练泥，注浆料需进行陈腐，并进行慢速搅拌或真空脱气，其目的是减少泥浆中的气体。
2.4 烧成工艺控制对瓷器白度、透明度的影响
坯料制备过程中虽然经过了多次过筛、除铁，但发黄色的Fe3+很难除尽。粘土中含铁矿物有针铁矿（HFeO2）、赤铁矿（Fe2O3）、水针铁矿（HFeO2・nH2O）、黄铁矿（FeS2）、菱铁矿（FeCO3）等。其呈现方式多种多样，可呈结核状、浸染状、网络状分布于粘土中。结核状铁质可用淘洗等方法除去，分选度大的铁杂质则可采用电磁选机除铁。但含铁矿物除之不尽，只能把坯料中的铁质减少到最低量，而大多数残留的含铁矿物，在坯料制备过程中氧化后往往生成氢氧化铁或含水氧化铁矿物（褐铁矿），再经干燥成赤铁矿（Fe2O3），因此应采用还原焰烧成。坯体煅烧时通过氧化-还原的作用，把Fe2O3还原成FeO，还原气氛中的一氧化碳把Fe2O3逐渐还原成FeO，产品由泛黄向泛青转变，从而提高产品白度。
产品采用液化气还原气氛烧成，氧化分解阶段要保证足够的氧化气氛，升温不宜过快，氧化温度不宜过低，在进入还原气氛之前，一般使制品的温度在950~1000℃范围，在强氧化气氛下适当保温一段时间，可以使碳素和有机物充分氧化完全，有利于瓷器白度的提高。进入还原阶段，还原气氛不宜过浓，以免产生过多的沉碳。烧成时适当提高烧成温度和延长保温时间，减少瓷坯中的气孔、增加瓷坯的玻璃相，有利于提高瓷器的白度。
3 结 论
本文通过一系列的原料处理、工艺处理、配方调整、烧成气氛控制等方面措施，来解决产品的白度问题。如何使用劣质原料来获得高白度的产品，是本文的关键所在。实践证明：影响产品白度的最主要因素是铁、锰等杂质，因此，控制好每个过程中铁、锰等杂质，可有效提高产品的白度。
陶瓷原料篇3
【关键词】二硼化钛；复合材料；微波烧结；致密性
0 引言
陶瓷在高温条件下仍具有很高的硬度，但是陶瓷的脆性限制了它的应用。为了改善其性能，可采用液态金属铜（Cu）作粘结剂，促使陶瓷的硬质相致密化，从而提高陶瓷的性能。研究发现，随着Cu含量的变化，TiB2颗粒之间的孔隙逐渐被金属相填充，使其致密性、韧性、强度都得到很大的提高。
1 原位合成制备TiB2/Cu陶瓷
通过TiB2基体内部利用元素间或元素与复合相间的化学反应合成强化相。于是将Ti粉、B粉和Cu粉按Ti+2B+xCu―>TiB2+xCu反应方程式进行配料。利用球磨机在无氧条件下球磨样品粉末5h，充分混合后真空干燥。干燥后将粉末放置于压力机中，梯度增压到20MPa，保压5min后取出压片，以同样的方法分别压制3组含铜量为15%、25%和35%的样品压片，经适当的烧结制取TiB2/Cu复合材料。
2 XRD射线测试分析与总结
已知在烧结过程中，Ti、B及Cu可能会发生以下化学反应：
2Ti + O2 = 2TiO
Ti + O2 = TiO2
4Ti + 3O2 = 2Ti2O3
Ti + 2B = TiB2
Ti + B = TiB
为了确定合成产物的反应方向和最终相，对上式反应的反应自由能进行了理论计算。计算后发现在TiB2，TiB及TiCu三种可能产物中，TiB2的反应自由能最低。这说明在Ti-B-Cu体系中，TiB2是在理论上最稳定的相。根据自由能计算参考数据可知，TiCu是可以可按下式和B反应而转变为TiB2。反应式如下：
TiCu + 2B = TiB2 + Cu
通过用XRD射线测试后所得到的衍射峰的强度和衍射峰的数目可以看出，如***1所得到的XRD射线测试的峰值***，***中含有TiB2和Cu，于是可以确定，通过用原位合成的方法能够得到TiB2/Cu复合材料，根据成分配比，TiB2颗粒的体积分数应达到80%左右。这一结果基本满足要求。但同时在样品中也发现有少量TiO、TiO2、CuO、TiB等杂质，可能与烧结过程发生氧化有关。
***1 样品复合材料X射线谱
3 金相显微镜的测试与分析
通过金相显微镜的测试，我们根据3组对照实验可以发现：随着Cu含量的增加，TiB2复合材料的颗粒逐渐变小，空洞也在减少。如***2所示的3组电子扫描的***片。三组对比试验可以发现，金属确实能够改变TiB2陶瓷的致密性。
***2 3组Cu含量为15%（a）、25%（b）、35%（c）的电子扫描的***片
由***2给出的3组分别含Cu15%、25%和35%的TiB2/Cu复合陶瓷的扫描照片。其中，灰色是TiB2相，白色是Cu相，黑色是孔洞。孔洞的存在主要来源于可能是在烧结过程中杂质或单质硼（B）的挥发造成。从***中可以看出，该组织较为致密，仅有少量孔洞。同时从***中可以看出，随着Cu含量的增加，TiB2颗粒的尺寸逐渐减小。可能是随着Cu含量的增加，体系中的液相逐渐增多，抑制了TiB2颗粒的长大，另外随着Cu含量的增加，金属铜填充了陶瓷的空洞。
4 密度的测定与分析
用阿基米德排水法来测量复合材料的密度。利用浸在液体里的物体受到向上的浮力作用，浮力的大小等于被该物体排开的液体的重力的原理，实现对陶瓷材料密度的测量。利用式F浮=ρ水gV排，分别计算出15%、25%和35%的陶瓷复合材料的密度是6.32g/cm3，6.54g/cm3和7.03g/cm3。根据密度测定可以发现：随着铜质量分数的增加，TiB2复合材料的密度也随之增加。同时，由密度可以得出材料的相对密度，于是根据铜质量分数不同时，材料相对密度的变化。可以看出：随着Cu含量的不断增加，致密度呈逐渐增加趋势，但是增加幅度逐渐变缓。
5 结束语
（1）将Ti粉、B粉和Cu粉按照一定的比例混合，通过原位合成的方法是能够得到一定量的TiB2/Cu陶瓷材料；
（2）在TiB2陶瓷中添加金属（Cu）粘结剂是能够改变陶瓷材料的一些性能包括致密性。
【参考文献】
[1]郭峰，李历坚，等.TiB2基陶瓷材料的研发进展与展望[J].粉末冶金材料科学与工程，2009.
[2]董仕节，雷永平，等.原位生成TiB2/Cu复合材料的研究[J].西安交通大学学报，2000.
[3]Fu zhengyi（傅正义）.TiB2系金属陶瓷的SHS-QP制备[N]. journal of The Chinese Ceramio Society（硅酸盐学报），1996.
[4]徐强，张林，等.压力对反应合成TiB2-Cu基复合材料力学性能的影响[J].新技术新工艺，2005.
陶瓷原料篇4
关键词：扁平式气流磨 粉碎效能 加料速度 工艺参数
中***分类号：TQ1 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2012）10（a）-0086-02
随着现代化工业及高新科技的发展，超细粉碎技术已成为最主要的工业矿物及其它原料深加工技术之一。超细粉体由于粒度细、分布窄、质量均匀、缺陷少，因而具有比表面积大、表面活性高、化学反应速度快、溶解度大、烧结温度低且烧结体强度高、填充补强性能好等特性及独特的电性、磁性、光学性能等，广泛应用于高技术陶瓷、陶瓷釉料、微电子及信息材料等高技术和新材料产业[1]。客户对陶瓷颜料产品的要求越来越高，要求它们具有极细的颗粒、极高的纯度、严格的粒度分布、一定晶形等。要达到这一要求，传统的机械粉碎如球磨机、雷蒙磨等设备已无能为力。气流粉碎、气流分级技术，在超细粉碎工程中所占的地位也越来越明显。我公司采用扁平式气流磨超细陶瓷颜料，棕色陶瓷颜料是公司主要产品之一，所以，研究其加工工艺参数对粉碎效果的影响，并最终确定最优工艺参数是非常必要的。
1 气流磨
制备粉体离不开粉碎设备，气流粉碎设备能量利用率较一般机械设备高，适用于干法生产超微粉体。气流磨是一种技术较成熟的干式超细粉碎设备，可省去物料的脱水、烘干等工艺，其产品纯度高、活性大、分散性好、粒度细分布较窄、颗粒表面光滑，所以气流磨在粉碎行业很受欢迎，广泛地应用于非金属矿、化工原料、颜料、磨料、保健药品等行业的超细粉碎中。
气流磨又叫喷射磨或能流磨，是一种较成熟的超细粉碎设备，它利用高速气流（300～500m/s）或过热蒸汽（300～400℃）的能量使颗粒相互产生冲击、碰撞和摩擦，从而导致固体物料粉碎。工业型气流磨自20世纪40年代初问世以来，发展很快，机型正由最初的水平圆盘式或扁平式发展到循环管式、对喷式、塔靶式和流化床对喷式等五大类，规格达十几种[1]。
扁平式气流磨，是工业上应用最早和最广泛的气流粉碎磨机，我公司超细粉碎多采用扁平式气流磨。
2 扁平式气流磨粉碎原理
物料的粉碎过程，实际是在粉碎力的作用下，块状和粉状物料破裂的过程。气流粉碎则是高速气流，使物料加速获得足够的动能，在混合加速的过程中，分散于湍流中的物料相互碰撞、摩擦、从而达到粉碎目的。
压缩空气通过加料喷射器的高速射流所产生的负压使物料吸入混合室，通过与粉碎室半径方向成一角度并分布在同一水平上的喷嘴，被高速射流喷入粉碎室，喷气流夹带物料以极高的速度旋转，在粉碎室半径上形成流体功能特性梯度，物料颗粒之间以巨大的动量相互碰撞，又与粉碎室的内壁碰撞而粉碎，被粉碎粒子随旋转流高速旋转获得很大的离心力，又受到气流的向粉碎室中心排出的自心力，两个力的方向相反，颗粒在这两个力的作用下分级，扁平式气流磨机内，粉碎和分级是同时进行的。
3 影响扁平式气流磨粉碎的因素
影响气流磨粉碎的因素主要是物料的物性、粉碎的物性、粉碎时的工艺参数及操作条件等。物料的硬度、脆性、温度进料粒度及其分布都直接影响粉碎的细度和产量。硬度大的不易磨细，软而粘的物料易堵塞加料喷管和粉碎室，也不易粉碎，进料粒度直接关系到出料的粒度和产量。粉碎时气体压力及流量的大小，加料速度等工艺参数的确是很重要的，任何一个参数变化都会影响到出料的细度及产量。正常情况下进气压力恒定时，提高加料速度会使出料量提高，颗粒粒度增大，反之，则会使出料量降低，颗粒粒度减小。另外气流磨喷嘴的结构形式、喷嘴的布置也是影响气流磨粉碎效率的重要因素之一。下面就影响的各因素进行分析。
3.1 喷嘴的结构及布置对粉碎效能的分析
喷嘴的结构（孔径大小、开孔形式）对气流速度产生影响，从而影响旋流中的粒子碰撞，对粉碎效果产生影响，另外，喷嘴必须在同一平面上且在粉碎室半径方向成一定角度均匀分布。
T角增大，粉碎区变小，有利于颗粒细化，但过大，各喷嘴气流将严重冲刷粉碎室内壁。
适当提高喷嘴处的气流速度，对粉碎效果是有利的。喷嘴的结构形式也对粉碎效能产生影响。现实生产中，喷嘴一经加工安装完毕投入生产后，便被认为特性保持不变。虽然气流粉碎是颗粒之间的相互碰撞，与喷嘴等不发生径向关系，但在实际生产中由于喷嘴材料、加工精度和正常的磨损，喷嘴的孔径会发生变化。另外，频繁的开停机，会使物料颗粒吸入喷嘴内部，细微的物料颗粒或成饼状贴附于喷嘴内腔，长时间会逐渐缩小或阻塞喷嘴口径，或因二次团聚后的较大颗粒高速冲击、碰撞喷嘴，造成喷嘴内部磨损或剥蚀，使喷嘴内部形状发生变化，这将严重影响气流通过喷嘴的气流速度，影响粉碎效能。同时，个别喷嘴的变异或堵塞，造成几条并联喷嘴气路的流速不平衡，将影响整个粉碎室内的原有流场分布，最终导致粉碎的细度、粒度分布，使粉碎效率下降。
3.2 进料速度对粉碎效能的分析
进料速度要适当、均匀，最重要的是保证物料粉碎室内能源源不断的得到物料的供给，满足粉碎室内物料的一定浓度。实践证明，无论物料浓度偏低，还是物料浓度过高，对气流粉碎的产量都会造成不良的影响。物料浓度低，物料间接接触碰撞的机率小，物料浓度高，将影响气流速度，两者都不利效率提高，应视气压、物料特性、机体自身的特性及检测结果而定。不同规格的气流粉碎机对于某一确定物料，都有一最佳的加料速度。为使粉碎产品质量稳定，特别要注意加料量的均匀性，一般认为加料量变化幅度不大于2％。
3.3 气流速度对粉碎效能的影响
所谓气流速度，即为空气压缩机所输送的气体通过喷嘴进入粉碎室的速度，由极限粒度理论分析可知，物料所受的压力超过自身脆性极限或疲劳极限时，物料即发生脆性粉碎或疲劳粉碎，二者中以脆性为主，疲劳这辅。脆性粉碎较易，时间较短，疲劳粉碎较难，时间较长。因此提高喷嘴处的气流速度，对提高粉碎效果是有利的。
但是，欲提高气流速度势必要求提高能源消耗，同时当气流速度高到某一物值时（物性不同，该速度值不同）。粉碎效率不但不再上升反而呈下降趋势。因此单纯提高气流速度对能源消耗，粉碎效率等也是不利的。
3.4 物料特性对粉碎效能的分析
物料的性能直接影响物料的粉碎效果。物料的基本性能有以下几个方面。
（1）几何特性：颗粒大小、颗粒形状、物料的比表面积、孔隙度及空隙度。
（2）物料的物理性能：粉碎加工性、粉体流动性、摩擦性、团聚性、结块及粘结性等。
（3）物料的化学和电解性：固体物料的化学性能，导电性及静电等物料的强度、硬度、宽度、结构的均匀性、含水量、粘性、裂痕、表面情况以及形状因素有关。一般物料的硬度强度大时不易粉碎，易团聚的不易粉碎。
3.5 物料温度对粉碎效能的分析
物料的热性质，化学性持与粉碎性之间有密切关系。物料的热膨胀系数不同，有的物料加热后，可降低物料的细度，从而提高粉碎效能。而对于融点、软化点低的热可塑性材料和因温度上升而失去结合水由氧化作用而变质的材料，以及常温时强韧，低温时脆性化的材料，适宜采用低温粉碎[2]。
4 生产应用
根据扁平式气流磨的粉碎原理及对影响粉碎效能原因分析，应用于棕色陶瓷颜料的生产实践中。
（1）经常检查喷嘴的磨损情况，发现喷嘴孔径变化、变形的要及时更换。更换时喷嘴要求结构尺寸精确，材料和粗细度达技术要求，喷嘴的布置及角度，一经安装投入生产即认为特性保持不变。
（2）对一确定物料，都有一最佳的加料速度，掌握好加料量的变化幅度，严格控制进料速度，以保证粉碎室的物料的浓度，有利于粉碎效率的提高。
（3）加强空压机及管道的维护保养，保证在动力不增加的情况下，尽量供给的空气压力要大，这样才能提高气流速度，增大粒子间的碰撞速度，达到提高粉碎效率的目的。
（4）对进入气流磨的原始物料要尽可能的细，一般在100μm以下，要求前期对物料进入初粉碎，以便提高粉碎效率。
（5）经实际生产的验证，气流温度高对棕色陶瓷颜料的粉碎有利。对此物料进行气流粉碎时，由往复式空压机提供空气源（不使用单螺杆空压机）。
综上所述，现下关键的是掌控气流速度和进料速度。当空压机工作正常，提供的空气压力恒定时，关键是进料速度的掌控。下面对此物料在其它条件不变的情况下，不同进料速度和不同压力下进行粉碎效能比较。
5 实验装置与方法
5.1 原料及实验条件
实验用实际生产中的350扁平式气流磨，物料以公司主要生产品种之一的棕色陶瓷颜料，进入气流磨前此物料的粒度在100μm以下，空气压缩机的压力在6.5～8×105Pa之间，粒度测定仪用LS-POP激光粒度分析仪，功耗采用三相电度表测量。
5.2 实验方案
在实验过程中，采用三水平正常设计安排实验，加料速度，空气压强分别排在一、二列上，三水平为：加料速度80kg/h、100kg/h、120kg/h，空气压强分别为6.5×105Pa，7×105Pa，7.5×105Pa。粉碎效果的评价用两种方法：（1）粉碎检验：用粉碎产品颗粒的中位径表示，最大颗粒粒径不超过10μm。（2）比功耗：由所测产品的粒度分布，功率消耗和加料量来计算比功耗。
6 实验结果与讨论
为了确定最优工况，希望d50越小越好，比功耗率越小越好。因这两个测量因素不可能达成一致，所以根据比功耗（质量合格）确定最优工况，确定工艺参数。
具体测试结果如表1所示。
对测试结果进行分析：加料速度增加时，d50增加，最大颗粒粒径增大；空气压强增大时，功耗加大。由于对物料的要求是d50尽可能小，粒度分布越窄越好，但颗粒最大粒径不能超过10μm。这样综合考虑在空气压强为7.5×105Pa，加料速度为100kg/h时为最优工况。
附粒度检测表：
实验1：120kg/h7.5×105Pa
实验2：100kg/h7.5×105Pa
实验3：80kg/h7.5×105Pa
7 结论
通过实验、研究可以得出下面几点结论：
（1）350扁平式气流磨粉碎后物料的粒度分布，随进料速度的增加而变宽。
（2）350扁平式气流磨可对棕色陶瓷物料进行微粉碎，可以满足对此物料细度的要求。
（3）为满足质量要求，最佳工艺参数为进料度100kg/h空气压强为7.5×105Pa。
（4）因为在实际生产中测得数据，所以可以在以后实际生产中按此参数进行实际生产。
参考文献
陶瓷原料篇5
我国陶瓷的生产已有几千年的历史，现已发展成为全世界的陶瓷制造中心，生产的陶瓷出口至世界近200个国家和地区，年产量与出口金额均居世界首位。据相关部门统计，截止2010年中国陶瓷的产量约占全球总产量70%，总产值超过2100亿元，全国规模以上陶瓷企业达1900多家。
我国陶瓷行业的发展在历史上虽然取得了一些成绩，但与起步较晚的意大利、日本、荷兰相比，现阶段我们在产品品质、新产品研发、管理等方面已落后了许多。造成这种结果的原因，除了一些客观因素外，主要是我国陶瓷行业科技创新不够、升级改造不够。放眼世界，随着经济一体化和全球化的日益加深，企业间以科技创新为核心的竞争日趋激烈。我国的陶瓷企业要想在国内外激烈的市场竞争中脱颖而出，必须加强科技创新。只有科技创新走在行业的前列，才能掌握竞争的主动权；只有不断的推陈出新，才能在竞争中占据主导地位；只有用好了科技创新这把钥匙，才能在竞争中开启通向胜利的大门。
2我国现代陶瓷产业发展的历程
从历史上来讲，中国陶瓷的地位和为人类历史做出的贡献都是毋庸置疑的。但从第一次鸦片战争到***前，西方各国不懈努力发展科技，立于科技之巅峰，而我国则处于固步自封，工业已经开始逐渐落后于西方各国，陶瓷行业的发展已经进入停滞甚至倒退的状态。***后，我国陶瓷行业的发展依然令人扼腕叹息。直到1978年***同志在全国科学大会上的开幕词指出，四个现代化的关键是科学技术现代化以来，科技创新的重要作用才在陶瓷行业发展的过程中得到体现，把自主创新作为一项主要工作，广大陶瓷企业采用新工艺、新材料、新技术，不断改进产品设计，力口快技术升级，开发新产品，重点抓好具有高附加值的产品的研究及创新。融合了精心设计、精细制作和科技创新的高品质陶瓷产品摆脱了以往传统陶瓷低价低利润的恶性竞争，提高利润空间，抢占陶瓷产业的制高点，使我国陶瓷行业获得了空前的发展。
现代陶瓷产业大致可分为四大块一日用陶瓷、艺术陈设陶瓷、建筑卫生陶瓷、高技术陶瓷。从产量和出口额这两项指标看，中国无疑是最大的陶瓷制造基地，尤其近三、四十年来，科技创新和新技术的运用促进了陶瓷行业的快速发展，日用陶瓷和建筑卫生陶瓷产量均稳居世界第一。
日用陶瓷生产领域，在20世纪80年代由欧洲引入了滚压成型技术、等静压成型技术替代用了几千年的拉坯、旋坯技术；提高了陶瓷产品的白度、光泽度、透明度、釉面硬度和热稳定性，明焰二次烧成逐渐取代了传统的一次烧成工艺；80年代末90年代初，在江西景德镇、河北唐山、广东石湾和四川重庆等地陆续引进国外全套先进陶瓷生产线，提高了我国高档日用陶瓷生产机械化和自动化水平。
建筑卫生陶瓷领域，自80年代佛山从意大利引进了第一条90万平方米的彩釉砖生产线，建筑卫生陶瓷企业陆续弓丨进喷雾干燥塔、自动压砖机、辊道窑、高中微压注浆、行列式注浆等新设备、新工艺，不仅实现了连续化生产和自动化生产，还降低了生产成本，为产品更快的更新升级提供了有利条件。
高技术陶瓷领域，我国自20世纪50年代开始进行以氧化钼陶瓷为主的高技术陶瓷研究，随后对陶瓷材料服役环境提出更苛刻的要求，及其在光、声、电、磁、热或功能复合效应，使氧化铍、氧化钙及其它非氧化物高技术陶瓷的研究工作相继展开。直至今日，我国几乎对所有高技术陶瓷材料都有研究、开发和生产，并形成比较完整的研发体系，在个别尖端高技术陶瓷的理论研究和试验领域已处于世界领先水平。
3景德镇现代陶瓷产业发展的概况
陶瓷是景德镇立市之本，称都之源。景德镇的陶瓷产业历史悠久、底蕴深厚、举世闻名。在新时期，景德镇非常注重高新技术的应用，全面改造和提升传统产业，以加快项目建设培育高新技术陶瓷等八大战略性新兴产业，实现陶瓷产业在转型中振兴。景德镇陶瓷工业呈现出持续快速增长的态势，景德镇目前涉瓷企业、作坊近5000家，其中骨干企业13家，规模以上企业75家，就业人员超过10万人。已形成了以日用瓷为主体，陈设艺术瓷、建筑卫生瓷以及高技术陶瓷共同发展的大陶瓷格局，陶瓷工业在景德镇国民经济中继续发挥独特的作用。2013年全市陶瓷工业总产值超过240亿元，同比增长12%左右。景德镇的陶瓷市场占有率约15%，在各大产瓷区的排名从2007年的第9位上升到第5位。
在传统陶瓷方面，景德镇陶瓷企业充分发挥陶瓷制造技术和陶瓷艺术的优势，不断创新，加强新产品开发和造型、花面的设计，同时应用现代信息技术，不断开发生产适应市场、满足消费者要求的新品种，如双层荼杯、奥运瓷、多彩玲珑瓷、高温颜色釉日用瓷、骨质瓷，以及耐热煲、电饭煲陶瓷内胆、陶瓷炒锅等新型陶瓷炊具。景德镇陶瓷股份公司的“红叶”陶瓷成为***、人民大会堂、***国宾馆等“国宴厅”特供产品，是2001中国上海APEC会议专用瓷，奥运(荼)杯成为奥运会期间贵宾席使用的产品。
在建筑卫生陶瓷方面，景德镇充分抓住特地、金意陶、乐华等大型建筑陶瓷企业落户景德镇的有利时机，力口快建筑陶瓷产业的发展；大力开发推广节能降耗新技术，在壮大产业规模的同时，保护环境，降低能耗，大幅度提高陶瓷生产的经济效益，实现又好又快的发展。
在高技术陶瓷方面，我市过去主要是电瓷生产企业及中央直管的***工电子企业740厂、999厂、897厂等，生产的产品为本企业配套，产值规模不大。随着市场经济的发展，国有体制改革，民营及改制企业成为技术创新的主体，近十年承担国家中小企业创新基金项目(高技术陶瓷及配套产品)30项。目前景德镇从事高技术陶瓷及相关产品的企业有近百家，高技术陶瓷产业的品种分类越来越丰富，结构更趋合理，由原来以压电陶瓷、电真空陶瓷为主，扩展到纳米陶瓷、陶瓷粉体、防弹陶瓷、功能陶瓷、远红外陶瓷等品种齐全的产品架构。高技术陶瓷产业在我市发展格局已初具规模，且每个企业都形成了自己的特色，其中比较突出的有：神飞特陶与中科院热物理研究所合作开发的“超大功率陶瓷电阻及复合相变取热一体化装置”，科宏特陶的“高纯氧化铌钽陶瓷坩埚”，景光电子的“电真空陶瓷及陶瓷金属化”，景华特瓷的“微晶氧化钼陶瓷移相介质片”和“多晶硅制备用高抗热震陶瓷绝缘环”，同惠的“剪切模高频谐振器用压电陶瓷及元件”，华讯特种陶瓷的“碳化硼防弹陶瓷”，景德半导体新材料和威富尔新能源的“多晶硅料”，佳奕的“陶瓷增强蜂窝活性炭”，新纪元的“氧化锆纳米陶瓷刀”、“氧化锆基复相陶瓷螺旋轴套”和“透明氧化钼陶瓷发光管”，百特威尔的“亚微米氧化钼研磨球”，和川的“纳米氧化锆粉体”，隆基的“光纤氧化锆陶瓷插芯”，晶格的“原位生成莫来石晶须增强高温陶瓷辊棒”等等。
4科技创新对陶瓷行业发展的作用
科技创新在陶瓷行业发展的作用涉及陶瓷材料的材质与功能、陶瓷原料的开发和加工、成型、干燥、烧成等生产工艺及使用功能等方方面面。
4.1陶瓷材料的材质与功能
在科技高速发展的今天，传统陶瓷材料已经无法满足人们对生产和工作的普通需要。对陶瓷材料性能提出更高的要求，不仅仅局限在传统硅酸盐材料的强度、硬度、白度、透光度、耐磨、抗腐蚀等性能，而是要求性能更优异的新材料：AlA、MgO、ZrO2、SiO2、BeO等具有高强度、高硬度、高韧性、高导热性和高耐磨性能的氧化物陶瓷；SiC、B4C、TiC、Si4N、BN、AlN、MoSi2、TiSi2、ZrB2、TiB2等具有耐高温、超硬性、高抗热震性、高抗氧化性能的非氧化物陶瓷；具有超塑性、高韧性的纳米陶瓷；热膨胀系数小于a彡2x101t的低膨胀陶瓷；具有优良高温力学性能的复合陶瓷材料。
陶瓷材料的功能性不断得到发展，在各个领域得到广泛应用且起到无可替代的作用：具有高绝缘性、介电性、铁电性、压电性、热电性、传感性、磁性、导电性和超导性等电学性能的电子陶瓷；具有耐热性、隔热性、导热性、透光性、光传输、辐射性、光致发光和电致发光等性能的热学、光学陶瓷材料；具有生物相容性、生物吸收性、诊断传感性、抑制和杀菌、吸附载体性、催化载体性和过滤分离等性能的生物陶瓷、抗菌陶瓷和多孔陶瓷材料。
4.2陶瓷原料的开发和加工工艺4.2.1原料标准化
陶瓷制品的生产工艺十分复杂，一件小小的产品需要经过十几道甚至几十道的工序才能最终完成，陶瓷生产用的原料，由于产地和成因的不同，矿物组成、粒度组成、化学组成及其它物理化学性能都有所差异，原料配方和工艺参数需要经常调整以满足生产需要，因此需要储备一定数量的原料来保证生产的稳定性，避免因原料的波动对产品质量的影响。
原料的标准化，为稳定陶瓷产品品质提供了基础。提高原料加工的技术装备水平和自动化水平，提高原料的质量，有利于实现陶瓷原料资源的综合利用。优质低价的陶瓷原料为陶瓷行业的发展提供了更广阔的空间。龙岩高岭土公司就用长远的战略性眼光，抓住了原料标准化的技术创新思路，应用高梯度磁选，超微粉碎、离心分级、微机配料、涡流混合以及强化检测监控等技术，使公司生产的高岭土原矿、325目水洗高岭土、超级高岭土等产品在高档日用瓷行业得到广泛的应用，并被列入《中国主要及知名建材产品》向全国陶瓷企业推荐使用。
原料标准化发展的过程，首先是对天然原料进行加工和综合利用，接着是研究、开发新型的原料生产工艺线，并不断降低成本，提高质量；最后，在天然优质原料越来越少的现状下，开发、合成各种高性能的新型陶瓷原料，J巴陶瓷行业带入一个全新的时代，是陶瓷工作者接下来的又一重要课题。
4.2.2粉体制备
高技术陶瓷材料的性能与粉体原料、成型和烧结等工艺有着密切联系。粉料成型后形成具有一定夕卜形的坯体，在高温条件下，颗粒间接触面积扩大，颗粒聚集，气孔从连通的气孔变成各自孤立的气孔L并逐渐缩小，晶界逐渐形成。高技术陶瓷材料性能的好坏是通过烧结体中晶粒大小、形状、气孔分布等一系列微观结构表现出来。所以为获得性能较好的高技术陶瓷材料就必须控制好粉体原料的平均粒径和粒度分布。粉料的表面能大于多晶烧结体的晶界能，是烧结过程可以实现的前提，因此理论上粉体原料的平均粒径越小越有利于获得高性能的陶瓷材料。采用纳米粉体制备的高技术陶瓷具有许多优良的室温和高温力学性能，如硬度、抗弯强度、断裂韧性等，使其在切削刀具、轴承、高温发动机部件等诸多方面都有广泛的应用，并在许多超高温、强腐蚀等苛刻的环境下起着其他材料不可替代的作用，具有广阔的应用前景。
1981年日本最早进行纳米颗粒基础研究与应用基础研究，随后美国和前西德也将纳米粉体的发展提到重要位置。近30年来，纳米材料的性能开发、制备技术和实际应用都得到了迅速的发展。我国对纳米材料及产业化也高度重视。在20世纪80年代中期，我国科学家开始了跟踪研究。制备高纯度、高均勻性和化学组成精确的纳米粉体是研制纳米陶瓷材料的前提。利用纳米技术开发的纳米陶瓷材料，晶粒、晶界以及它们之间的结合都处在纳米水平(1-100nm)，使的材料的强度、韧性和超塑性大幅度提高，是解决传统陶瓷材料脆性最有效的方法。目前我国主要在CaCOpZnO'A^、Si〇2、Ti〇2、Si#4和SiC等纳米粉体都实现了产业化。在21世纪，纳米粉体、纳米陶瓷、纳米技术将飞速发展，在各领域将得到更广泛的应用，并将产生一批新技术、新产品和新设备，为陶瓷行业的快速发展注入一股新力量。
4.3成型工艺
当前，随着陶瓷新材料应用领域的不断拓展，对陶瓷材料性能的要求愈来愈苛刻。成型工艺的创新升级将是解决这一突出问题的有效手段。传统的成型方法如注浆、可塑和干压成型技术及已成熟并获得应用的挤出成型、等静压成型、流延成型等技术在陶瓷材料的现代化生产中发挥了重要的作用。但上述方法已不能满足高瘠性原料、高精度、复杂形状和多层复相陶瓷材料的制造要求，极大地限制和阻碍了高技术陶瓷材料的应用和发展。
现代科学技术的快速发展为陶瓷材料成型技术的更新换代提供了条件，尤其是跨学科综合研究方法的发展的应用，促进了高技术陶瓷制备技术的发展。陶瓷成型技术在传统方法的基础上不断改进创新，离心沉积成型、电泳沉积成型、离心注浆成型、注射成型和胶态成型等新成型技术不断涌现。采用离心沉积成型技术制备的AlA/N撤度复合材料，可以获得最小气孔率为0.4%，最大强度为320MPa，并且试样的硬度呈明显的梯度分布。采用电泳沉积法在石墨基体上制备厚度可控的Si涂层，Si涂层通过烧结渗入基体内部与石墨集体发生在位反应形成SiC涂层。以氧化钼粉末为原料，采用离心注浆工艺制备出晶粒大小均勻、微孔较小、体积密度为3.86g/cm3、硬度为11.02GPa、断裂韧性为3.31MPam1/2的高耐磨氧化钼陶瓷。以高纯SiC微粉为原料，利用注射成型技术生产出密度为3.08g/cm3，致密度96%的碳化硅陶瓷复杂件。
凝胶注模是上世纪90年代由美国橡树岭国家重点实验室发明的一种成型技术，它是将传统注浆工艺和聚合物化学有机结合，采用由高分子网络产生聚合作用使陶瓷颗粒聚集在一起而形成陶瓷坯体的一种成型方法。我们采用水溶性胶态原位成型工艺制备出了纯度超过99%的高纯氧化铌钽陶瓷坩埚。
激光快速成形是由激光束根据计算机提供的制品断面形状分析数据，将坯料一层一层地粘接成形。这种成形方法是1985年由美国首先研制成功，1991年投入实际应用，最初是用来制作模型，其后试用于高技术陶瓷零部件的成形。汉斯j?兰格博士开发了基于光刻的陶瓷制造技术(LCM技术)，它是基于一种均勻分散的陶瓷粒子的感光树脂的选择性固化，这项技术以光聚合物作为凝合剂，可以制造出高精确度，精致、高密度、高强度的陶瓷。
不同的成型技术有各自不同的优点，但同时也都存在一定的局限性。总体来说，低粘度高固含量粉体浆料的制备、实现快速和近净尺寸成型技术仍是二十一世纪陶瓷成型工艺发展的主要方向。
4.4干燥工艺
在陶瓷行业中，干燥过程中的能耗占工业燃料总消耗的20%左右，故干燥过程的节能是关系到企业节能的大事。
陶瓷生产中，最古老的干燥办法是靠自然干燥，后来采用热风干燥、蒸汽干燥。这些干燥方法均属于利用温度梯度进行传导传热。由于传导传热速率低，致使陶瓷坯体干燥速度慢，生产周期长，使干燥工序占去了大量的生产厂房和设备。更为不利的是：利用传导传热干燥陶瓷坯体的最大弊病，就是坯体在干燥过程中产生开裂，导致产品报废。
早在上世纪60年代，国外就对微波干燥技术的应用和理论进行了大量研究，在近几十年又得到了进一步的发展。我国微波干燥技术研究起步较晚，与国外相比有一定的差距，但也取得了不错的成绩，也有许多研究与应用成果。
微波干燥技术使陶瓷坯体可能实现快速干燥而不产生开裂，这将大大缩短干燥时间、降低干燥能耗，提高了干燥效率。
在陶瓷行业高速发展的今天，坯体的干燥速度、节能、优质、无污染等仍是新世纪对干燥技术的基本要求。
4.5烧成工艺
烧成是陶瓷制造工艺过程中最重要的工序之一。陶瓷烧成所需时间约占整个生产周期的20%，所需费用约占产品成本的1/3-1/4。
在50年代末和60年代初，山东研制成了第一条煤烧隧道窑，并在全国迅速推广，使我国摆脱了间歇式倒焰窑的烧成方式，实现日用陶瓷烧成连续化生产。同时在一些产区还推广使用重油做燃料，实现自动控制。这是我国陶瓷烧成工艺上的一个重大突破。
烧成是近几年陶瓷行业变化和进步最快的工序：采用洁净燃料(天然气、液化石油气、煤气、轻柴油)、采用无钵明焰烧成工艺，降低能耗，同时提高釉面质量；使用碳化硅质、莫来石、堇青石质和重结晶碳化硅质的窑具、棚板和支架，提高使用次数，减少产品变形；使用各种快烧窑炉和轻质保温材料、陶瓷纤维和节能辐射涂料；使用高速小流量喷嘴减少温差，达到对窑炉温度、压力和气氛的自动控制；扁平矮截面低蓄热隧道窑、辊道窑、全纤维大型梭式窑的使用，减少窑炉上下温差，大大地促进了产品质量的提高。
高技术陶瓷多属于强共价键化合物，自扩散系数小，烧结非常困难，因此对高温烧结新技术、新方法的研究就显得尤为重要。自1826年索波列夫斯基首次利用常温压力烧结的方法得到了白金以来，高温热压烧结技术在难熔化合物和高技术陶瓷方面得到了迅速发展：采用热压烧结技术得到的氧化硅材料的抗弯强度和断裂韧性分别可达1100MPa和9MPa‘m1/2；热压氧化锆增韧陶瓷的抗弯强度和断裂韧性分别为1500MPa和15MPa.m'1990年，美国佛吉尼亚州立大学的R.C.Dalton等首先提出微波加热在自蔓延高温合成中的应用，并用该技术合成了TiC等9种材料。接着，英、德、美的科学家相继用此法合成了YBCuO，SiA，Al2O「TiC等材料。
5科技创新，实现可持续健康发展
***在今年8月18日主持召开了中央财经领导小组第七次会议，研究实施创新驱动发展战略。在会议上发表重要讲话强调，当前，我国依靠要素成本优势所驱动、大量投入资源和消耗环境的经济发展方式已经难以为继。只有不断推进科技创新，不断***和发展社会生产力，不断提高劳动生产率，才能实现经济社会持续健康发展。
以建陶为例，意大利是当今世界陶瓷生产的一流强国，其建筑陶瓷工业设备在世界范围内具有领先地位，他们的建陶行业在顶峰时期年产量达到六亿平方米，现在只有两亿多平方米，产能萎缩近60%。我国现在陶瓷砖年产量接近九十亿平方米，应该已经处于相对过剩的边缘。如果一味以发展来解决遇到的一切问题，污染了环境，甚至不惜在高的能源消耗的基础上简单复制扩大规模，将最终导致几乎全部行业产能过剩。
陶瓷原料篇6
一、结构陶瓷同金属材料相比，陶瓷的最大优点是优异的高温机械性能、耐化学腐蚀、耐高温氧化、耐磨损比重小（约为金属的1/3），因而在许多场合逐渐取代昂贵的超高合金钢或被应用到金属材料根本无法胜任的场合，如发动机气缸套、轴瓦、密封圈、陶瓷切削刀具等。结构陶瓷可分为三大类：氧化物陶瓷、非氧化物陶瓷和玻璃陶瓷。
1、氧化物陶瓷主要包括氧化铝、氧化锆、莫来石和钛酸铝。氧化物陶瓷最突出优点是不存在氧化问题，原料价格低廉生产工艺简单。氧化铝和氧化锆具有优异的室温机械性能，高硬度和耐化学腐蚀性，主要缺点是在1000摄氏度以上高温蠕变速率高，机械性能显著降低。氧化铝和氧化锆主要应用于陶瓷切削刀具、陶瓷糜烂球、高温炉管、密封圈和玻璃熔化池内衬等。莫来石室温强度属中等水平，但它在1400摄氏度仍能保持这一强度水平，并且高温蠕变速率极低，因此被认为是陶瓷发动机的主要候选材料之一。上述三种氧化物也可制成泡沫或纤维状用于高温保温材料。钛酸铝陶瓷体内存在广泛的微裂纹，历而具有极低的热膨胀系数和热传导率。它的主要缺点是强度低，无法单独作为受力元件，所以一般用它加工内衬用作保温、耐热冲击元件，并已在陶瓷发动机上得到应用。
2、非氧化物陶瓷主要包括碳化硅、氮化硅和赛龙。同氧化物陶瓷不同，非氧化物陶瓷原子间主要是以共价键结合在一起，因而具有较高的硬度、模量、蠕变搞力，并且能把这些性能的大部分保持到高温，这是氧化物陶瓷无法比拟的。但它们的烧结非常困难，必须在极高温度并有烧结助剂存在的情况下才能获得较高密度的产品，有时必须借助热压烧结法才能达到希望的密度，所以非氧化物陶瓷的生产成本一般比氧化物陶瓷高。这些含硅的非氧化物陶瓷还具有极佳的高温耐蚀性和抗氧化性，因此一直是陶瓷发动机的最重要材料。目前已经取代了许多超阶级高金钢部件。现有最佳超高合营企业金钢的使用温度低于1100摄氏度，而发动机燃料燃烧的温度在1300摄氏度以上，并且不需要水冷系统，这在能源利用和环保方面具有重要的战略意义。非氧化物陶瓷也广泛应用于陶瓷切削刀具。同氧化物陶瓷相比，其成本较高，但高温韧性、强度、硬度、蠕变鬼话连篇优异得多，并且刀具寿命长、允许切削速度高，因而在刀具市场占有日益重要地位。它的应用领域还包括轻质无陶瓷轴承、密封件、窑具和磨球等。
3、玻璃陶瓷和陶瓷的主要区别在于结晶度，玻璃是非晶态而陶瓷是多晶材料。玻璃在远低于熔点以前存在明显的软化，而陶瓷的软化温度同熔点很接近，因而陶瓷的机械性通知使用温度要比玻璃高得多。玻璃的突出优点是可在玻璃软化温度和熔点之间进行各种成型，工艺简单而且成本低。下班陶瓷兼具玻璃的工艺性能和陶瓷的机械性能，它利用玻璃盛开技术制造产品，然后高温结晶化处理获得陶瓷。工业玻璃陶瓷体系有镁-铝-硅酸盐、锂-镁-铝-硅酸盐和钙-镁--硅酸盐系列，它们常被用来制造耐高温和热冲产品，如炊具。此外它们作为建筑装饰材料正得到越来越广泛的应用，如地板、装饰玻璃。
二、陶瓷基复合材料复合材料是为了达到某些性能指标将两种或两种以上不同材料混合在一起制成的多相材料，它具有任何一项所不具备的综合性能。陶瓷材料的最大缺点是韧性低，使用会产生不可预测的突然性断裂，陶瓷基复合材料主要是为了改善陶瓷韧性。基于提高韧性的陶瓷革复合材料主要有两类：氧化锆相变增韧和陶瓷纤维强化复合材料。氧化锆相变增韧生命材料是把部分稳定的氧化锆粉末同其他陶瓷粉末（如氧化铝、氮化硅或莫来石）混合后制成的高韧性材料，其断裂韧性可以达到10Mpam1/2以上，而一般陶瓷的韧性仅有3Mpam1/2左右。这类材料在陶瓷切削刀具方面得到了非常广泛的应用。纤维强化被认为是提高陶瓷韧性最有效和最有前途的方法。纤维强度一般比基体高得多，所以它对基体具有强化作用；同时纤维具有显著阻碍裂纹扩展的能力。从而提高材料的韧性。目前韧性最高的陶瓷就是纤维强化的复合材料，例如碳化硅长纤维强化的碳化硅基复合材料韧性高达30Mpam1/2以上，比烧结碳化硅的韧性提高十倍。但因为这类材料价格昂贵，目前公在***械和航空航天保证领域得到应用。另一引人注目的增强材料是陶瓷晶须。晶须是尺寸非常小但近科完美的纤维状单晶体，其强度和模量接近材料的理论值，极适用于陶瓷的强化。目前这类材料在陶瓷切削刀具方面已经得到广泛应用。主要体系有碳化硅晶须-氧化铝-氧化锆、碳化硅晶-氧化铝和碳化硅晶须-氮肥化硅。
三、功能陶瓷功能陶瓷是具有光、电、热或磁特性的陶瓷，已经具有极高的产业化程度。下面根据性能对几类主要的功能陶瓷作一简介。
陶瓷原料篇7
我国地域广阔，陶瓷原料的储量均非常丰富，我国陶瓷原料矿点分布遍及全国各省、市、自治区。许多原料可供使用上千年或上万年。仅以陶瓷粘土为例，依据最新统计资料，全国已经探明的陶瓷粘土矿床达到180余处。其中高岭土矿床，湖南占全国的29%，其次有江苏、广东、江西、辽宁、福建等省，探明的储量均达到1000万吨以上。这一资源优势既能够为继续推动我国陶瓷发展打下基础，又为我国发展陶瓷原料大批量出口，创造了丰厚的条件。
二、陶瓷材料的物理性能优势
近年来我国城市雕塑、园林雕塑如雨后春笋般发展起来，但苦于材料不理想。铜、钢、大理石等材料造价高，如果采用玻璃钢和水泥又不耐用，而陶瓷材料却能弥补以上材料的不足，将它用做园林雕塑和建筑装饰雕塑经济价值潜力巨大。陶瓷材料具备一下物理性能优势：
（一）原料易得，健康环保
经过科学工艺研究和艺术创造的陶瓷材料与传统的天然石材相比，具有其独特的环保优越性。如有些石材，具有较强的放射性，且开采时必然破坏自然生态环境；而陶艺材料它可以按照绿色生态和城市规划的要求，在允许采掘陶土原料的地方，有计划地采集原料。并可充分利用各种工业废料，如工业粉煤灰、高岭矿尾沙、铜矿工业尾沙等。
（二）易于加工成型，可塑性强
没有其它任何材料能比陶泥更忠实地纪录下其表面留下的任何痕迹，陶泥可以随意的刺戮、切割、揉捏，发挥造型的可能性。陶泥能使陶艺在造型上更加活泼自由，较之目前常用于空间环境的各种材料，如玻璃、石材、木材、水泥等有着很大的表现空间。艺术家们在对瓷泥进行探索时，充分挖掘泥性的表现力，将瓷泥原始基质和潜能***出来。
（三）易于保养与维护，性能稳定
粘土经1200多度高温煅烧后形成的莫来石结构使它非常坚硬。形状永久固定，性质颇为稳定。尤其经过施釉后，表层的釉质因高温烧结，不易渗水，抗压、抗腐蚀、耐热、耐光照、防风化的性能很强，并能永远保持鲜艳色彩，即使是裸露在户外空间也经久耐用。在海空气中腐蚀成分较大的场所，石头、水泥的雕像的表面就容易受到侵蚀，而陶瓷材料则能抵抗时间、气侯的侵蚀。它不像铁那样的易锈，也不像水泥和石头那样可能崩解，它甚至比许多种的石头还要耐久。
三、陶瓷材料性能的可开发性
人类从认识到粘土的价值之日起就不断的对粘土材料进行探索，从陶到瓷是第一个巨大的飞跃，在之后的一千多年瓷的性能得到了极大的开发。陶瓷材料的开发是与科技的进步休戚相关的，随着高科技手段的引入，现代陶瓷材料的性能已经发生了翻天覆地的变化。如今的陶瓷材料甚至已经伸展到航天航空领域。国内己经研制成功了一些新的反光陶瓷，是具有高折射率玻璃质与陶瓷体复合的新型材料。这种材料甚至可以代替传统的金属、塑料、反光漆或其它材料，运用于高速公路的路标。
四、陶瓷材料独特的艺术表现
陶瓷材料在建筑环境中显示出其他材料艺术所无法比拟的优势――造型变化的广阔性和肌理美的观赏性及釉色的神秘性。它作用于人的视觉，触觉，能够影响人的视觉和心理体念。强调泥性的特征在塑造成型和视觉感觉体验时表现出来的柔软性、可塑性和感官上的触动，按自身的主体感觉来发掘、***和探讨环境陶艺的造型变化和丰富的观赏性表现。环境陶艺如同材料本身得到尊重，给予了人性回归。充分地展现人的观念和充分地展现材料的美感，也就是充分挖掘材料本身所具备的语言表达功能是现代艺术的一个显著特征。环境陶艺的泥性之美、釉色之美、烧成之美及工艺成型过程中艺术家通过手对粘土的引导和交流所留下的丰富“手语”痕迹，增加了环境陶艺与人性本源的诸多亲切感与广泛性。这种真人心灵的内在和外在的因素共同形成了环境陶艺所具有的独特的视觉语言和审美内函。
五、陶瓷材料的人文关怀性
陶瓷原料篇8
陶瓷材料一般分为传统陶瓷和现代技术陶瓷两大类。传统陶瓷是指用天然硅酸盐粉末(如黏土、高岭土等)为原料生产的产品。因为原料的成分混杂和产品的性能波动大，仅用于餐具、日用容器、工艺品以及普通建筑材料(如地砖、水泥等)，而不适用于工业用途。现代技术陶瓷是根据所要求的产品性能，通过严格的成份和生产工艺控制而制造出来的高性能材料，主要用于高温和腐蚀介质环境，是现代材料科学发展最活跃的领域之一。下面对现代技术陶瓷三个主要领域:结构陶瓷、陶瓷基复合材料和功能陶瓷作一简单介绍。
一、结构陶瓷
同金属材料相比，陶瓷的最大优点是优异的高温机械性能、耐化学腐蚀、耐高温氧化、耐磨损、比重小(约为金属的1/3)，因而在许多场合逐渐取代昂贵的超高合金钢或被应用到金属材料根本无法胜任的场合，如发动机气缸套、轴瓦、密封圈、陶瓷切削刀具等。结构陶瓷可分为三大类;氧化物陶瓷、非氧化物陶瓷和玻璃陶瓷。
1、氧化物陶瓷
主要包括氧化铝、氧化错、莫来石和钦酸铝。氧化物陶瓷最突出优点是不存在氧化问题，原料价格低廉，生产工艺简单。氧化铝和氧化错具有优异的室温机械性能，高硬度和耐化学腐蚀性，主要缺点是在1000℃以上高温蠕变速率高，机械性能显著降低。氧化铝和氧化错主要应用于陶瓷切削刀具、陶瓷磨料球、高温炉管、密封圈和玻璃熔化池内衬等。莫来石室温强度属中等水平，但它在1400℃仍能保持这一强度水平，并且高温蠕变速率极低，因此被认为是陶瓷发动机的主要候选材料之一。上述三种氧化物也可制成泡沫或纤维状用于高温保温材料。钛酸铝陶瓷体内存在广泛的微裂纹，因而具有极低的热膨胀系数和热传导率。它的主要缺点是强度低，无法单独作为受力元件，所以一般用它加工内衬用作保温、耐热冲击元件，并已在陶瓷发动机上得到应用。
2、非氧化物陶瓷
主要包括碳化硅、氮化硅和赛龙(SIALON)。同氧化物陶瓷不同，非氧化物陶瓷原子间主要是以共价键结合在一起，因而具有较高的硬度、模量、蠕变抗力，并且能把这些性能的大部分保持到高温，这是氧化物陶瓷无法比拟的。但它们的烧结非常困难，必须在极高温度（1500～2500℃)并有烧结助剂存在的情况下才能获得较高密度的产品，有时必须借助热压烧结法才能达到希望的密度(＞95%)，所以非氧化物陶瓷的生产成本一般比氧化物陶瓷高。
这些含硅的非氧化物陶瓷还具有极佳的高温耐蚀性和抗氧化性，因此一直是陶瓷发动机的最重要材料，目前已经取代了许多超高合金钢部件。现有最佳超高合金钢的使用温度低于1100℃，而发动机燃料燃烧的温度在1300℃以上，因而普遍采用高压水强制制冷。待非氧化物陶瓷代替超高合金钢后，燃烧温度可提高到1400℃以上，并且不需要水冷系统，这在能源利用和环保方面具有重要的战略意义。
非氧化物陶瓷也广泛应用于陶瓷切削刀具。同氧化物陶瓷相比，其成本较高，但高温韧性、强度、硬度、蠕变抗力优异得多，并且刀具寿命长、允许切削速度高，因而在刀具市场占有日益重要地位。它的应用领域还包括轻质无陶瓷轴承、密封件、窑具和磨球等。
3、玻璃陶瓷
玻璃和陶瓷的主要区别在于结晶度，玻璃是非晶态而陶瓷是多晶材料。玻璃在远低于熔点以前存在明显的软化，而陶瓷的软化温度同熔点很接近，因而陶瓷的机械性能和使用温度要比玻璃高得多。玻璃的突出优点是可在玻璃软化温度和熔点之间进行各种成型，工艺简单而且成本低。玻璃陶瓷兼具玻璃的工艺性能和陶瓷的机械性能，它利用玻璃成型技术制造产品，然后高温结晶化处理获得陶瓷。工业玻璃陶瓷体系有镁一铝一硅酸盐、锂一镁一铝一硅酸盐和钙一镁一铝一硅酸盐系列，它们常被用来制造耐高温和热冲击产品，如炊具。此外它们作为建筑装饰材料正得到越来越广泛的应用，如地板、装饰玻璃。
二、陶瓷基复合材料
复合材料是为了达到某些性能指标将两种或两种以上不同材料混合在一起制成的多相材料，它具有其中任何一相所不具备的综合性能。陶瓷材料的最大缺点是韧性低，使用时会产生不可预测的突然性断裂，陶瓷基复合材料主要是为了改善陶瓷韧性。基于提高韧性的陶瓷基复合材料主要有两类:氧化错相变增韧和陶瓷纤维强化复合材料。
氧化锆相变增韧复合材料是把部分稳定的氧化锆粉末同其它陶瓷粉末(如氧化铝、氮化硅或莫来石)混合后制成的高韧性材料，其断裂韧性可以达到10Mpa，以上，而一般陶瓷的韧性仅有3Mpa左右。这类材料在陶瓷切削刀具方面得到了非常广泛的应用。
纤维强化被认为是提高陶瓷韧性最有效和最有前途的方法。纤维强度一般比基体高得多.所以它对基体具有强化作用;同时纤维具有显著阻碍裂纹扩展的能力，从而提高材料的韧性。目前韧性最高的陶瓷就是纤维强化的复合材料，例如碳化硅长纤维强化的碳化硅基复合材料韧性高达30 Mpa以上，比烧结碳化硅的韧性提高十倍.但因为这类材料价格昂贵，目前仅在***械和航空航天领域得到应用。另一引人注目的增强材料是陶瓷晶须。晶须是尺寸非常小但近乎完美的纤维状单晶体.其强度和模量接近材料的理论值，极适用于陶瓷的强化。目前这类材料在陶瓷切削刀具方面已经得到广泛应用，主要体系有碳化硅晶须一氧化铝一氧化铅、碳化硅晶须一氧化铝和碳化硅晶须一氮化硅。
三、功能陶瓷
功能陶瓷是具有光、电、热或磁特性的陶瓷，已经具有极高的产业化程度。下面简介几类主要功能陶瓷的性能。
1、导电性能
陶瓷材料具有非常广泛的导电区间，从绝缘体到半导体、超导体。大多数陶瓷具有优异的电绝缘性，因而被广泛用于电绝缘体。半导体分为电子型和离子型半导体，以晶体管集成电路为代表的是电子型半导体。离子型半导体仅对某些特殊的带电离子具有传导作用，最具有代表性的是稳定氧化锆和β一氧化铝。稳定氧化钻仅对氧离子具有传导作用，主要产品有氧传感器(主要用来测定发动机的燃烧效率或钢水中氧浓度)、氧泵(从空气中获得纯氧)和燃料电池。β一氧化铝仅对钠离子具有传导作用，主要用来制造钠一硫电池，其特点是高效率、对环境无危害和可以反复充电。陶瓷超导体是近10年才发展起来的.它的临界超导转化温度在所有类超导体中最高，已经达到液氮温度以上。典型的陶瓷超导体为钇一钡一铜一氧系列材料，已经在计算机、精密仪器领域得到广泛应用。
2、介电性能
大多数陶瓷具有优异的介电性能，表现在其较高的介电常数和低介电损耗。介电陶瓷的主要应用之一是陶瓷电容器。现代电容器介电陶瓷主要是以钛酸钡为基体的材料。当钡或钛离子被其它金属原子置换后，会得到具有不同介电性能的电介质。认酸钛基电介质的介电常数高达l000以上，而过去使用的云母小于10，所以用钛酸钡制成的电容器具有体积小、电储存能力高等特点。钛酸钡基电介质还具有优异的正电效应。当温度低于某一临界值时呈半导体钟电状态，但当温度超过这一临界值时，电阻率突然增加到倍成为绝缘体。利用这一效应的产品有电路限流元件和恒温电阻加热元件。许多陶瓷，如错钛酸错，具有显著压电效应。当在陶瓷上施加外力时，会产生一个相应的电信号，反之亦然，从而实现机械能和电能的相互转换。压电陶瓷用途极其广泛，产品有压力传感元件、超声波发生器等。
3、光学性能
陶瓷在光学方面的应用主要包括光吸收陶瓷、透光陶瓷、陶瓷光信号发生器和光导纤维。利用陶瓷光吸收特性在日常生活中随处可见.如涂料、陶瓷釉和珐琅。核工业中，利用含铅、钡等重离子陶瓷吸收和固定核辐射波在核废料处理方面应用非常广泛。陶瓷也可被制造用来透过不同波长的光线，其中最重要的就是红外线透射陶瓷，它仅允许红外光线透过，被用来制造红外窗口，在武器、航空航天领域和高技术设备上得到广泛应用。这类材料的典型代表有硫化锌陶瓷和莫来石等.陶瓷还是固体激光发生器的重要材料，典型代表有红宝石激光器和忆榴石激光器。光导纤维是现代通讯信号的主要传输媒介，它是用高纯二氧化硅制成的，具有信号损耗低、高保真性、容量大等特性，是金属信号传愉线无法比拟的。
4、磁学性能
金属和合金磁性材料具有电阻率低、损耗大的特性，尤其在高频下更是如此，已经无法满足现代科技发展的需要。相比之下，陶瓷磁性材料有电阻率高、损耗低、磁性范围广泛等特性.陶瓷磁性材料的代表为铁氧体一种含铁的复合氧化物。通过对成份的严格控制，可以制造出软磁材料、硬磁材料和矩磁材料。软磁材料的磁导率高，饱和磁感应强度大，磁损耗低.主要用于电感线圈、小型变压器、录音磁头等部件。典型的软磁材料有镍一锌、锰一锌和锂一锌铁氧体。硬磁材料的特性是剩磁大、矫顽力大、不易退磁，主要应用为永久磁体，代表材料为铁酸钡。矩磁材料的剩余磁感应强度非常接近于饱和磁感应强度.它是因磁滞回线呈矩形而得名，主要应用于现代大型计算机逻辑元件和开关元件，代表材料为镁一锰铁氧体。
四、厦门大学材料系现代技术陶瓷研究现状
厦门大学材料系前身为厦门大学化学系材料化学专业，1997年从化学系***出来。现代陶瓷的研究开始于1985年.已有多名归国博士先后加人并从事这一国际前沿性的理论和应用方面的研究工作。现将主要研究领域及进展简介如下:
1、结构陶瓷及陶瓷基复合材料
主要从事碳化硅晶须强化陶瓷丛复合材料的研究。选用的基体材料为碳化硅一氧化铝和氮化硅一氧化铝.目标产品为陶瓷切削刀具。由于采用晶须可控定向技术.使复合材料的强度、模量和韧性显著提高。目前这一成果已经申报国家专利。
此外，将上述晶须可控定向技术应用到陶瓷晶须强化的聚合物基复合材料中，晶须选用廉价的钦酸钾，基体选用聚氯乙烯或聚四氟乙烯等。同传统纤维强化复合材料相比，产品的强度和模量大幅度提高，并可用现有的工业设备生产。产品主要用于工业管道、化工容器等。
陶瓷原料篇9
关键词先进陶瓷，结构陶瓷，研究进展
1前言
20世纪60年代以来，新技术***的浪潮席卷全球，计算机、微电子、通信、激光、新能源、航天、海洋和生物工程等新兴技术的出现和发展，对材料提出了很高的要求，能够满足这些要求的先进陶瓷材料应运而生，并在这些技术***中发挥着重要的作用[1～4]，同时也极大地促进了陶瓷科学的发展和应用，使陶瓷材料又一次焕发出了青春, 在尖端科学领域得到广泛的应用, 如航天、航空、汽车、体育、建筑、医疗等领域[4，5]。
先进陶瓷是有别于传统陶瓷而言的，不同国家和不同专业领域对先进陶瓷有不同叫法。先进陶瓷也称高技术陶瓷、精细陶瓷、新型陶瓷、近代陶瓷、高性能陶瓷、特种陶瓷、工程陶瓷等[1]。先进陶瓷是在传统陶瓷的基础上发展起来的，但远远超出了传统陶瓷的范畴，是陶瓷发展史上一次***性的变化。通常认为，先进陶瓷是指采用高度精选的原料，具有能精确控制的化学组成，按照便于进行的结构设计及便于控制的制备方法进行制造、加工的，具有优异特性的陶瓷。
先进陶瓷按用途可分为结构陶瓷和功能陶瓷两大类。结构陶瓷是指用于各种结构部件，以发挥其机械、热、化学相生物等功能的高性能陶瓷。功能陶瓷是指那些可利用电、磁、声、光、热、弹等性质或其耦合效应以实现某种使用功能的先进陶瓷。先进结构陶瓷材料由于具有一系列优异的性能，在节约能源、节约贵重金属资源、促进环保、提高生产效率、延长机器设备寿命、保证高新技术和尖端技术的实现方面都发挥了积极的作用。本文着重介绍近年来结构陶瓷的研究进展及发展趋势。
2先进结构陶瓷及其应用
先进结构陶瓷若按使用领域进行分类可分为：（1）机械陶瓷；（2）热机陶瓷；（3）生物陶瓷；（4）核陶瓷及其它。若按化学成分分类可分为：（1）氧化物陶瓷(Al2O3、ZrO2、MgO、CaO、BeO、TiO2、ThO2、UO2)；（2）氮化物陶瓷(Si3N4、赛龙陶瓷、AlN、BN、TiN)；（3）碳化物陶瓷(SiC、B4C、ZrC、TiC、WC、TaC、NbC、Cr3C2)；（4）硼化物陶瓷(ZrB、TiB2、HfB2、LaB2等)；（5）其它结构陶瓷(莫来石陶瓷、MoSi陶瓷、硫化物陶瓷以及复合陶瓷等)[1]。
由于先进结构陶瓷具有耐高温、高强度、高硬度、高耐磨、耐腐蚀和抗氧化等一系列优异性能[4]，可以承受金属材料和高分子材料难以胜任的严酷工作环境，已成为许多新兴科学技术得以实现的关键，在能源、航空航天、机械、交通、冶金、化工、电子和生物医学等方面有着广泛的应用前景。
2.1 耐高温、高强度、耐磨损陶瓷
2.1.1 氮化物陶瓷[6～8]
氮化物陶瓷是近20多年来迅速发展起来的新型工程结构陶瓷。氮化硅陶瓷和一般硅酸盐陶瓷不同之处在于其中氮和硅的结合属于共价键性质的键合，因而有结合力强、绝缘性好的特点。
氮化硅的烧结与一般陶瓷的烧结工艺不同，采用的是反应烧结法，此法制造的氮化硅陶瓷，不能达到很高的致密度，一般只能达到理论密度的79％左右，不能制造厚壁部件。提高氮化硅陶瓷致密度的有效方法之一就是在高温下进行加压烧结，由此可得到热压氮化硅陶瓷，其室温抗弯强度一般都在800～1000MPa。如果在其中添加少量氧化钇和氧化铝的热压氮化硅，室温抗弯强度可达到1500MPa，在陶瓷材料中名列前茅，硬度很高，是世界上最坚硬的物质之一；极耐高温，强度一直可以维持到1200℃的高温而不下降，受热后不会熔成融体，一直到1900℃才会分解；有惊人的耐化学腐蚀性能，能耐几乎所有的无机酸(氢氟酸除外)和30％以下的烧碱溶液，也能耐很多有机酸的腐蚀，同时又是一种高性能电绝缘材料。由于其热膨胀系数小，抗温度急变能力很强，因此氮化硅陶瓷具有优良的力学性能，在工程技术的应用上已占有重要地位。
氮化硅陶瓷制品的种类很多，应用也日益广泛，例如可做燃气轮机的燃烧室、晶体管的模具、液体或气体输送泵中的机械密封环、输送铝液的电磁泵的管道和阀门、铸铝用永久性模具、钢水分离环等。利用氮化硅摩擦系数小的特点用作轴承材料，特别适合作为高温轴承使用，其工作温度可达1200℃，比普通合金轴承的工作温度提高2.5倍，而工作速度是普通轴承的10倍；使用陶瓷轴承还可以免除系统，大大减少对铬、镍、锰等原料的依赖。氮化硅作为高温结构陶瓷最引人注目的就是在发动机制造上获得了突破性进展。美国用热压氮化硅制成的发动机转子成功地在5000转／min的转速下运转很长时间。
2.1.2 碳化硅陶瓷[9，10]
工业化生产碳化硅的方法是将石英、碳素（煤焦）、木屑和食盐混合，在电炉中加热到2200～2500℃下制成。碳化硅陶瓷和许多陶瓷的不同之处，在于它在室温下既能导电，又耐高温，是一种很好的发热元件。用碳化硅制成的电热棒叫硅碳棒，在空气中能经受1450℃的高温；质量好的重结晶法制成的硅碳棒甚至可耐1600℃的高温，远高于金属电热元件(除了铂、铑等贵金属外)，这是因为它在高温空气中会氧化生成一层致密的氧化硅薄膜，起到隔离空气的作用，大大减慢了内层碳化硅的进一步氧化，从而使它能在高温下工作。用热压工艺可以制得接近理论密度值的高致密碳化硅陶瓷，它的抗弯强度即使在1400℃左右的高温下仍可达到500～600MPa，而其它陶瓷材料在1200℃以后，强度都会急剧下降。因此，碳化硅是在高温空气中强度最高的材料。
高温燃气涡轮发动机要提高效率，就必须提高工作温度，而解决问题的关键是找到能承受高温的结构材料，特别是发动机内部的叶片材料。碳化硅陶瓷在高温下有足够的强度，且有良好的抗氧化能力和抗热震性，这些优良品质都使它极其适合作为高温结构材料使用。用于在1200～1400℃下工作的高温燃气涡轮发动机叶片的材料，许多科学家认为它和氮化硅陶瓷是最有希望的候选材料。
碳化硅陶瓷的热传导能力仅次于氧化铍陶瓷。利用这一特性，可作为优良的热交换器材料。太阳能发电设备中被阳光聚焦加热的热交换器，其工作温度高达1000～1100℃，具有高热传导性的碳化硅陶瓷很适合做这种热交换器的材料，从试验情况来看，碳化硅陶瓷热交换器的工作状态良好。此外，在原子能反应堆中碳化硅陶瓷可用作核燃料的包封材料，还可作为火箭尾喷管的喷嘴及飞机驾驶员的防弹用品。
此外，为了提高切削刀具的切削性能，20世纪以来，刀具材料经过了高速钢和硬质合金两次发展过程，目前正在进入陶瓷刀具大发展的阶段。新型陶瓷以其耐高温、耐磨削的特点，已在20世纪初引起了高速切削工具行业的注意。陶瓷刀具不仅红硬性高，而且具有高硬度、高耐磨性，因此便成为制造切削刀具的理想材料。目前，制造陶瓷切削刀具的材料主要有氧化铝、氧化铝-碳化钛、氧化铝-氮化钛-碳化钛-碳化钨、氧化铝-碳化钨-铬、氮化硼和氮化硅等[11]。以这类材料制作的刀具没有冷却液也可以工作，比起硬质合金来具有切削速度高、寿命长等优点。目前，欧美各国都已广泛使用陶瓷材料做钻头、丝锥和滚刀；原苏联确定了7000多个品种的合金刀具，用喷涂表面陶瓷涂层的办法来提高车刀的工作速度和使用寿命。
陶瓷除作切削刀具外，利用其耐磨、耐腐蚀的特性还可用作各种机械上的耐磨部件。如用特种陶瓷制作农用水泵、砂浆泵、带腐蚀性液体的化工泵及有粉尘的风机中的耐磨、耐腐蚀件或密封圈等都已取得良好的实用效果。此外，高纯氧化铝(刚玉)可制作金属拉丝模，尤其在高温下的热拉丝更显示出陶瓷的优越性；工业陶瓷中纳球磨筒和磨球，金属表面除锈用的喷砂嘴，喷洒农药用的喷头等。总之，凡是需要耐磨、耐腐蚀的场合，几乎都会看到特种陶瓷的存在。
2.2 耐高温、高强度、高韧性陶瓷
新型陶瓷具有高强度、高硬度、耐高温、耐磨损、抗腐蚀等性能，因此在冶金、宇航、能源、机械等领域有重要的应用。由于陶瓷的韧性差，因此也限制了它的使用范围。1975年澳大利亚的伽里耶(Garie)首次成功地利用添加氧化锆来大大提高陶瓷材料的强度和韧性，自那时起世界各国利用氧化锆增韧这一办法，开发出多种具有高强度和高韧性的陶瓷材料，掀起了寻求打不碎陶瓷的热潮。
氧化锆能够增加陶瓷材料韧性和提高强度的原因，至今虽没有完全搞清楚，但研究结果已经表明，它和均匀弥散在陶瓷基体中的氧化锆晶粒的相变有关。一种增韧理论认为相变膨胀导致的微裂纹可以阻止造成脆断的裂纹扩展；另一种理论认为应力诱导相变，而相变可吸收应力的能量，从而起到增韧的作用[12～14]。总之，在某些陶瓷材料中引入一定量亚稳氧化锆微粒，并使其均匀分布都可大大提高陶瓷材料的强度和韧性。
氧化锆增韧陶瓷已在工程结构陶瓷研究中取得重大进展，经过增韧的陶瓷品种日益增多。现在已经发现可稳定氧化锆的添加物有氧化镁、氧化钙、氧化镧、氧化铈、氧化钇等单一氧化物或它的复合氧化物。被增韧的基质材料，除了稳定的氧化锆外，常见的有氧化铝、氧化钍、尖晶石、莫来石等氧化物陶瓷，还有氮化硅和碳化硅等非氧化物陶瓷。日本在氧化铝基质（强度为400MPa、断裂韧性为5.2 J/m2）材料中，添加16%体积百分数的氧化锆进行增韧处理，制得材料的强度高达1200MPa，提高了3倍，断裂韧性达到15.0J/m2，几乎也提高了3倍，基本达到了低韧性金属材料的程度[12]。最近的研究表明，强度和韧性是相互制约的。尽管如此，许多陶瓷材料通过氧化锆增韧，大大拓宽了应用领域，增强了取代某些金属材料的能力，出现了喜人的应用前景。利用氧化锆增韧陶瓷可替代金属制造模具、拉丝模、泵机的叶轮、特种陶瓷工业用的磨球、轴承，替代手表中的单晶红宝石。日本用增韧氧化锆做成剪刀，既不会生锈，又不导电，可以放心地剪断带电的电线。氧化锆增韧陶瓷还可用于制造汽车零件，如凸轮、推杆、连动杆、销子等。
2.3 耐高温、耐腐蚀的透明陶瓷[4，15]
现代电光源对构成材料的耐高温、耐腐蚀性及透光性有很高的要求，而同时满足这些性能的材料直到20世纪50年代后期才开始得到发展。1957年，美国通用电器公司的科布尔等人在平均尺寸只有0.3μm的高纯超细氧化铝原料中，添加氧化镁，混匀后压成小圆片，放在通氢气的高温电炉中烧制，意外地发现它像玻璃一样透明。科布尔还发现，把透明的陶瓷片放在显微镜下观察，几乎看不到微气孔。经过多次实验观察和研究分析发现，陶瓷的透光能力和内部气孔大小有很大关系，当微气孔的大小在1μm左右时，厚度为0.5mm的陶瓷试样只要含有千分之三的气孔就能使光线的透过率减少90％。一般氧化铝陶瓷中所含的气孔都超过这个数字。因此，构成氧化铝陶瓷的刚玉小晶体本身能够透过光线，而陶瓷还是不透明。使陶瓷透明的关键，是坯体中只能有一种晶型的晶体，而且对称性愈高愈好，否则会发生双折射，此外气孔要愈少愈好，有人做过试验，当气孔小到埃的数量级时，光会沿着微气孔发生绕射现象，这有助于透明度的提高。
氧化铝陶瓷是高压钠灯极为理想的灯管材料，它在高温下与钠蒸气不发生作用，又能把95 %以上的可见光传送出来。这种灯是目前世界上发光效率最高的灯。在相同功率下，一只高压钠灯要比2只水银灯或10只普通白炽灯发出的光还要亮，寿命比普通白炽灯高20倍，可使用2万小时以上，是目前寿命最长的灯。人眼对高压钠灯的黄色谱线十分敏感，而且黄光能穿过浓雾，特别适合街道、广场、港口、机场、车站等大面积的照明，效果极好。目前，许多国家正在推广使用，其发展速度之快，超过了以往任何一种电光源。由此不难看出，新型透明氧化铝陶瓷的出现，引起了电光源发展过程中的一次重大飞跃，带来了巨大的社会经济效益。
除半透明氧化铝陶瓷外，研究得较多的还有氧化镁、氧化钙、氧化铍、氧化锆、氧化钇、氧化钍、氧化镧等。透明氟化镁、氰化钙、硫化锌、硒化锌、硒化镉等也有报道。用氧化铝和氧化镁混合在1800℃高温下制成的全透明镁铝尖晶石陶瓷，外观极似玻璃，但其硬度、强度和化学稳定性都大大超过玻璃，可以用它作为飞机挡风材料，也可作为高级轿车的防弹窗、坦克的观察窗、炸弹瞄准具，以及飞机、导弹的雷达天线罩等。
2.4 纤维、晶须补强陶瓷复合材料[12，16～18]
近年来，以陶瓷为基体、纤维或晶须补强的复合材料由于其韧性得到提高而受到重视。碳化硅晶须增韧的氧化铝陶瓷刀具在20世纪80年代初开始研究，1986年已作为商品推向市场。碳化硅晶须的加入大大提高了氧化铝陶瓷的断裂韧性，改善了切削性能。用碳纤维和锂铝硅酸盐陶瓷复合，材料的强度已接近或超过1000MPa，其断裂功高达3000J/m2，即达到了铸铁的水平。用钽丝补强氮化硅的室温抗机械冲击强度增加到30倍；用直径为25μm的钨丝沉积碳化硅补强氮化硅，这种纤维补强陶瓷的断裂功比氮化硅提高了几百倍，强度增加60％；用莫来石晶须来补强氮化硼，其抗机械冲击强度提高10倍以上。可以认为，继20世纪70年代出现的相变增韧热后，晶须、纤维增强、均韧复合陶瓷已成为结构陶瓷发展的主流。高性能(强度、韧性)、高稳定性、高重复性的晶须、纤维复合陶瓷材料的获得，除要求晶须、纤维与基体间化学、物理相容性较好以外，从复合工艺上，还必须保证晶须纤维在基体中能均匀地分散，才能获得预期的效果。最近，利用“织构技术”，在某些陶瓷坯体中生长出纤维状态针状第二相物质如莫来石晶体进行“自身内部”复合，这种复合增韧是一项简便易行的陶瓷补强新技术。目前高性能陶瓷复合材料，还处在深化研究阶段，关键在于改进工艺和降低成本，提高其实际应用的竞争力。
2.5 生物陶瓷[4，5，19]
生物陶瓷材料是先进陶瓷的一个重要分支，它是指用于生物医学及生物化学工程的各种陶瓷材料。它的总产值约占整个特种陶瓷产值的5％。生物陶瓷目前主要用于人体硬组织的修复，使其功能得以恢复。全世界1975年才开始生物陶瓷的临床应用研究。但是，最近10多年间，各国在这方面的基础应用研究很活跃。
目前生物植入材料在人体硬组织修复中应用的有：金属及合金、有机高分子材料、无机非金属材料和复合材料。材料被埋在体内，在体内的严酷条件下，由于氧化、水解会造成材料变质；长期持续应力作用会造成疲劳或者破裂、表面磨损、腐蚀、溶解等，这些都可引起组织反应，腐蚀产物不仅在种植体附近聚集，还会溶入血液和尿中，引起全身反应。因此，对生物植入材料的要求是严格的、慎重的。陶瓷材料作为生物植入材料和其他材料相比，它和骨组织的化学组成比较接近，生物相容性好，在体内的化学稳定性、生物力学相容性和组织亲和性等也较好，因此，生物陶瓷越来越受到重视。目前国内一些高等院校已对羟基磷灰石及氧化铝陶瓷等进行了研究，并已开始临床应用。
随着人类社会物质文明的发展，人们对提高医疗保健水平和健康长寿的要求必然成为广泛的社会需要。可以相信，生物陶瓷材料今后必将会有重大发展。
3结构陶瓷的发展趋势
当今世界，材料，特别是高性能新材料由于以下原因而得到迅速发展：（1）国际***事工业激烈竞争，航空航天技术的发展需要；（2）新技术的需要促进了新材料的发展；（3）地球上金属资源与化石能源越用越少，石油、天燃气等在本世纪末将用尽，开发与节约能源成为当务之急；（4）科学技术的进步为新材料的发展提供了条件[14]。目前使用的金属合金，在无冷却条件下，最高工作温度不超过1050℃，而高温结构陶瓷，如Si3N4和SiC则分别在1400℃和1600℃以上仍保持着较高的强度和刚性[16]。先进结构陶瓷所表现出的优异性能，是现代高新技术、新兴产业和传统工业改造的物质基础，具有广阔的应用前景和巨大的潜在社会经济效益，受到各发达国家的高度重视，对其进行广泛的研究和开发，并已取得了一系列成果。但结构陶瓷的致命弱点是脆性、低可靠性和重复性。近20年来，围绕这些关键问题已开展了深入的基础研究，并取得了突破性的进展。例如，发展和创新出许多制备陶瓷粉末、成形和烧结的新工艺、新技术；建立了相变增韧、弥散强化、纤维增韧、复相增韧、表面强化、原位生长强化增韧等多种有效的强化、增韧方法和技术；取得了陶瓷相***、烧结机理等基础研究的新成就，使结构陶瓷及复合陶瓷的合成与制备摆脱了落后的传统工艺而实现了根本性的改革，强度和韧性有了大幅度的提高，脆性得到改善，某些结构陶瓷的韧性已接近铸铁的水平。
先进结构陶瓷今后的重点发展方向是加强工艺-结构-性能的设计与研究，有效地控制工艺过程，使其达到预定的结构（包括薄膜化、纤维化、气孔的含量、非晶态化、晶粒的微细化等），重视粉体标准化、系列化的研究与开发及精密加工技术，降低制造成本，提高制品的重复性、可靠性及使用寿命。目前，高性能结构陶瓷的发展趋势主要有如下三个方面：
3.1 单相陶瓷向多相复合陶瓷发展
当前结构陶瓷的研究与开发已从原先倾向于单相和高纯的特点向多相复合的方向发展[20]。复合的主要目的是充分发挥陶瓷的高硬度、耐高温、耐腐蚀性并改善其脆性，其中包括纤维(或晶须)补强的陶瓷基复合材料；异相颗粒弥散强化的复相陶瓷；自补强复相陶瓷（也称为原位生长复相陶瓷）；梯度功能复合陶瓷[21]。以往研究的微米-微米复合材料中,微米尺度的第二相颗粒(或晶须、纤维)全部分布在基体晶界处，增韧效果有限,要设计和制备兼具高强度、高韧性且能经受恶劣环境考验的材料十分困难，纳米技术和纳米材料的发展为之提供了新的思路。
20世纪90年代末,Niihara教授领导的研究小组报道了一些有关纳米复相陶瓷的令人振奋的试验结果,如Al2O3-SiC(体积分数为5%)晶内型纳米复合陶瓷的室温强度达到了单组分Al2O3陶瓷的3～4倍,在1100℃下强度达1500MPa[8～12，22～26]，这些都引起了材料研究者的极大兴趣。从那时直到现在,纳米复相陶瓷的研究不断深入[13～17，27～31]，我国也相继开展了一系列的工作,目前对纳米复相陶瓷的研究已处于国际一流水平[18～22，32～36]。
3.2 微米陶瓷向纳米陶瓷发展
1987年，德国Karch等[37]首次报道了纳米陶瓷的高韧性、低温超塑。此后,世界各国对发展纳米陶瓷以解决陶瓷材料脆性和难加工性寄予了厚望。从20世纪90年代开始，结构陶瓷的研究和开发已开始步入陶瓷发展的第三个阶段，即纳米陶瓷阶段。结构陶瓷正在从目前微米级尺度(从粉体到显微结构)向纳米级尺度发展。其晶粒尺寸、晶界宽度、第二相分布、气孔尺寸以及缺陷尺寸都属于纳米量级，为了得到纳米陶瓷，一般的制粉、成形和烧结工艺已不适应，这必将引起陶瓷工艺的发展与变革，也将引起陶瓷学理论的发展乃至建立新的理论体系，以适应纳米尺度的需求。由于晶粒细化有助于晶粒间的滑移，使陶瓷具有超塑性，因此晶粒细化可使陶瓷的原有性能得到很大的改善，以至在性能上发生突变甚至出现新的性能或功能。纳米陶瓷的发展是当前陶瓷研究和开发的一个重要趋势，它将促使陶瓷材料的研究从工艺到理论、从性能到应用都提升到一个崭新的阶段。
纳米陶瓷的关键技术在于烧结过程中晶粒尺寸的控制。为解决这一问题,目前主要采用热压烧结、快速烧结、热锻式烧结、脉冲电流烧结、预热粉体爆炸式烧结等致密化手段[39～43]，但总的来说,以上各种手段，虽对降低烧结温度、提高致密度有一定作用,但对烧结过程中晶粒长大的抑制效果并不理想，大块纳米陶瓷的制备一直是目前国际上纳米陶瓷材料研究的前沿和难点。目前纳米陶瓷在商业应用方面尚未取得突破性进展，若能制备出真正意义上的纳米陶瓷，则将开创陶瓷发展史上的新纪元，陶瓷的脆性问题也将迎刃而解[44]。大量的研究结果表明[45～49]，将等离子喷涂技术与纳米技术相结合，以纳米陶瓷粉末为原料经等离子喷涂技术制备的纳米陶瓷结构涂层表现出极其优异的性能，已经使纳米材料的应用逐步进入大规模实用化的阶段。
3.3 由经验式研究向材料设计方向发展
由于现代陶瓷学理论的发展，高性能结构陶瓷的研究已摆脱以经验式研究为主导的方式，陶瓷制备科学的日趋完善以及相应学科与技术的进步，使陶瓷材料研究工作者们有能力根据使用上提出的要求来判断陶瓷材料的适应可能性，从而对陶瓷材料进行剪裁与设计，并最终制备出符合使用要求的适宜材料。
陶瓷材料常常是多组分、多相结构，既有各类结晶相，又有非晶态相，既有主晶相，又有晶界相。先进结构陶瓷材料的组织结构或显微结构日益向微米、亚微米，甚至纳米级方向发展。主晶相固然是控制材料性能的基本要素，但晶界相常常产生着关键影响。因此，材料设计需考虑这两方面的因素。另外，缺陷的存在、产生与变化、氧化、气氛与环境的影响，对结构材料的性能及在使用中的行为将产生至关重要的作用。所以这也是材料设计中要考虑的重要问题，材料的制备对结构与缺陷有着直接影响，因此人们力求使先进陶瓷材料的性能具有更好的可靠性和重复性，制备科学与工程学将在这方面发挥重要作用。
陶瓷相***的研究为材料的组成与显微结构的设计提供了具有指导性意义的科学信息。最近提出的陶瓷晶界应力设计，企***利用两相或晶界相在物理性质(热膨胀系数或弹性模量)上的差异，在晶界区域及其周围造成适当的应力状态，从而对外加能量起到吸收、消耗或转移的作用，以达到对陶瓷材料强化和增韧的目的[1]。为克服陶瓷材料的脆性而提出的仿生结构设计，通过模仿天然生物材料的结构，设计并制备出高韧性陶瓷材料的新方法也成为研究热点[12，50]。
4结语
先进结构陶瓷材料在粉体制备、成形、烧结、新材料应用以及探索性研究方面取得了丰硕的成果，这些新材料、新工艺、新技术，在节约能源、节约贵重金属资源、促进环境保护、提高生产效率，延长机器设备寿命以及实现尖端技术等方面，已经并继续发挥着积极的作用，促进了国民经济可持续发展、传统产业的升级改造和国防现代化建设。
先进结构陶瓷材料的研究，需要跟踪国际科技前沿，对新设想、新技术进行广泛探索。自蔓延高温燃烧合成技术(SHS)、凝胶注模成形技术、微观结构设计已成为研究热点。
陶瓷材料的许多独特性能有待我们去开发，所以先进陶瓷的发展潜力很大。随着科技的发展和人们对陶瓷研究的深入，先进陶瓷将在新材料领域占有重要的地位。
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Research Progress on Advanced Structural Ceramic Materials
Lu XuechengRen Ying
（Handling Equipment Mechanical Department, Academy of Military TransportationTianjin300161)
陶瓷原料篇10
关键词：陶瓷废弃物；回收利用；循环经济；生态环保；可持续发展
1 背景
随着社会经济及建筑卫生陶瓷工业的快速发展，建陶工业废料日益增多。它不仅对城市环境造成巨大的压力，而且还限制了城市经济及建陶工业的可持续发展，所以进行陶瓷工业废料的处理与利用，开展企业清洁生产显得非常地重要。特别是近20年，随着陶瓷业产量的增加，废料的量也越来越多。根据不完全统计，仅佛山陶瓷产区各种陶瓷废料的年产量已经超过400万t，而全国陶瓷废料的年产量估计在1000万t左右，如此大量的陶瓷废料已经不是简单的填埋就可以解决的。而且随着经济的日益发展和社会的进步，环境问题已成为人们所关注的焦点问题。2002年6月29日，第九届全国人民代表大会常务委员会第二十八次会议通过并正式颁布了《中华人民共和国清洁生产促进法》，法则中提到关于清洁生产的方法有节约能源和原材料、提高资源利用水平，做到物尽其用。
国内建筑卫生陶瓷行业的粗放型生产，造成了严重的污染和大量的固体废物排放。其产品主要有抛光砖、仿古砖（有釉瓷质砖和有釉炻质砖）、内墙砖、外墙砖等，其中，抛光砖产品产量最大，约占50%。研究发现，质量较好的产品，其产生的固体废料量达到其生产使用原料量的15%；而普通的产品，其产生的固体废料量达到其生产使用原料量的24%。也就是说，抛光砖生产的原料利用率约76%～85%。2010年全国建筑陶瓷墙地砖产量为79亿m2，按抛光砖40亿m2计，年产抛光砖产品可达10000万t；按原料利用率80.5%计，年消耗矿物资源约12422万t，年产生固体废料约2400万t。因此，如何变废为宝，化废料为资源，已经成为科技和环保部门的当务之急。
2 抛光废渣循环利用的途径
目前，国外对废粉料根据实际情况进行适当的回收后的原料，称之为eco配方，但对冷加工的陶瓷废渣因国外抛光砖产品生产少，目前还没有重新利用的研究报道，主要研究还是在国内。通过总结发现，对抛光废渣的利用途径主要有以下几个方面。
（1） 抛光废渣用来生产陶粒
由于陶粒容重小、内部多孔，形态、成分较均一，具有一定的强度和坚固性。同时，还具有质轻、耐腐蚀、抗冻、抗震和良好的绝热性能。但其机械强度很低，不能用于建筑承重。在建筑工业方面，可以作为轻骨料制备混凝土和墙体保温板，也可以作为填料填在空心墙或窑炉的衬层中隔热保温。
（2） 抛光废渣用于生产多孔陶瓷透水砖
抛光废渣用于生产多孔陶瓷透水砖，该方法是将陶瓷生产厂的陶瓷废料粉碎至粒径20mm 以下，再加入适量的膨润土作粘结剂，在球磨机中混合均匀，压制成坯，送入窑中烧结成一种多孔陶瓷砖。陶瓷碎粒骨料相互被膨润土粘结，在碎粒之间形成空隙，具有比较好的透水性。但其绝热性能有待提高，且使用大量的膨润土，生产能耗高，其工艺过程有待改进。
（3） 抛光废渣用于生产免烧砖
佛山陶瓷研究所自1999 年开始，以陶瓷废料再生利用为突破口，从国外引进相关技术，开发出了一些产品。其中的原料有70%左右是陶瓷废料。但由于该工艺未进行烧结处理（使用高强度粘结剂），其机械强度和绝热性能有待进一步的提高。
（4） 抛光废渣用于开发固体混凝土材料
固体废弃物混凝土材料（简称SWC）是以固体废弃物为主要原料，具有普通混凝土性能的一种环保材料。试验表明，以陶瓷废料为主要原料，辅以水泥和高强粘结剂制备的SWC 材料适用于免烧型广场道路砖。但由于该工艺也未进行烧结处理，其机械强度和绝热性能有待进一步的提高。
（5） 抛光废渣用于生产轻质高强建筑陶瓷板材
抛光废渣用于生产轻质高强建筑陶瓷板材，虽然产品理化性能优良、装饰效果独特、规格可大可小、经济效益好，是废料精用的好途径。但由于这些产品的应用面较窄，市场销量不大，还未能大量消化抛光废渣。
（6） 抛光废渣用于生产内墙釉面砖
内墙釉面砖是与陶瓷抛光砖并行的一类产品，因其市场销售量大，故是抛光废渣循环使用的首选途径。由于抛光废渣以瘠性料为主，烧结活性差。同时，要抑制坯体在高温下产生气泡即砖坯烧结发泡，只有彻底搞清楚抛光废渣在烧成时的发泡机理，才有望在内墙釉面砖生产中对陶瓷废渣进行50%、60%、80%乃至100%的利用。
3 抛光废渣循环利用存在的技术难点及解决措施
3.1 技术难点
（1） 原料配方和生产工艺问题
废渣资源化回收利用需要根据企业的实际情况，设计资源回收利用工序，实现资源废料的100%回收。为了能够利用尽量多的陶瓷废料，就要研究高比例陶瓷废料含量产品的配方和生产工艺。陶瓷废料以经过烧成的瘠性料为主，不仅来源复杂不稳定，而且其可塑性和烧结活性差，需要通过调整配方和生产工艺才能够在配方中大量使用陶瓷废料。因此，研究适应性好、烧结范围宽、能够使用大量陶瓷固体废料的配方和工艺是项目的关键技术难点。
（2） 烧成温度和产品变形问题
抛光废渣、废瓷粉、废料泥饼作为坯体底料原料的一种，可塑性低、烧成温度偏高。同时，固体回收后的材料性质在颜色、烧成温度等方面与抛光砖直接生产用原料性质不同，需要重点研究这其间存在的差异。根据各种废料对坯体烧成温度等性能的影响，需重新调整出与面料相匹配的底料新配方，以解决对烧成温度和产品变形影响的问题。
3.2 解决措施
（1） 固废物烧结活性差的问题
陶瓷固废以瘠性料为主，烧结活性差。随着固废加入量的增加，矿物原料用量相对减少，导致粉体颗粒间的结合程度降低；坯体的成形密度下降、坯体强度下降；产品的烧结程度下降、收缩严重、强度降低。因此，从提高料浆的粘度和表面张力来制备堆积密度大、表面比较光滑的粉体颗粒，确定利用粘结性能强的粘土来提高粉体密度。并通过提高瘠性料细度、增大坯体成形压力、适当添加矿化剂等措施来提高陶瓷固废含量高的产品的烧结活性，以及坯体和产品的强度。
（2） 坯料可塑性差、坯体强度不够的问题
为了解决以瘠性料为主的坯料可塑性差、坯体强度不够等问题，除了采用粘性好的粘土外，还可以添加聚丙烯酸钠作为坯体增强剂。当聚丙烯酸钠加入少量时，坯体强度随着增强剂量的增加而迅速增加。聚丙烯酸钠与坯体在干燥后，长链状分子链可以在陶瓷颗粒之间架桥，产生交联作用而形成不规则网状结构，将陶瓷颗粒紧紧包裹，起到增加坯体强度的作用。
（3） 调整原料配方
将抛光砖生产过程中的固体废料根据其性质进行分类回收、存放，把能用于抛光砖生产的固体废料重新作为坯体原料。通过调整配方，可解决其产品的烧成温度及颜色问题，使抛光砖矿物原料利用率提升到85%以上。
对树脂结合磨块抛光产生的废料通过水力漩流分级，将密度低的树脂分开。对不同来源的陶瓷废料进行分类，采用X射线衍射分析，对废料所含的矿物成分进行分析，为原料的处理和配方提供基础数据。利用力学测定设备、电子显微镜等对陶瓷废料加入量和制造工艺参数与产品的性能和显微结构的关系进行研究，确定合适的配方和制造工艺。
4 结语
节能减排、低碳环保、资源化循环利用已经是建筑陶瓷行业转型升级的重要方向。据统计，广东省各种陶瓷废料总量约为1500万t/年，其中，抛光砖废料量已约达1000万t/年。长期以来，业界大多采用填埋处理的方法，清理过程往往会造成二次污染，如：运输过程中易滴漏、扬尘，污染空气；而填埋导致地下水污染等。近年来，不少陶企为实现抛光废料的循环利用而进行积极的探索，技术难度大成了攻关突破的障碍。因此，开展抛光砖生产废弃物循环应用研究，回收生产过程中产生的固体废料，进行产业化示范，提高建筑陶瓷生产的原料利用率，降低陶瓷生产的消耗，进一步提高建筑陶瓷行业的竞争力，对建筑陶瓷行业的可持续发展是非常迫切和必要的。如果陶瓷废料能充分利用起来，不但可以解决巨大的环境危机，而且可实现社会和经济可持续化的生态发展。从这个意义上讲，我国陶瓷废料资源的循环再利用具有重大的社会效益和经济效益。在陶瓷废料回收利用的相关产业中，***府也应起到积极推动和引导，在***策上给予支持，加快产业的发展，促进社会的生态化、和谐发展。
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