粘土

粘土材料1．粘土的组成•主要组成矿物为粘土矿物：层状结晶结构的含水铝硅酸盐（mSiO2•nAl2O3•xH2O），SiO2和Al2O3的含量分别为55%～65%和10%～15%。•常见的粘土矿物：高岭石、蒙脱石、水云母等。•粘土中除粘土矿物外，还含有石英、长石、碳酸盐、铁质矿物及有机质等杂质。2．粘土的技术性能•（1）可塑性•粘土加入适量水调和后具有可塑性，能制成各种形状的坯体，而不发生裂纹。粘土可塑性的大小与其中的矿物成分、颗粒分散度、级配及水用量有关。当石英砂含量少，颗粒越细、级配好、吸附水多，则可塑性就好。•粘土的颗粒组成直接影响其可塑性。可塑性是粘土的重要特性，它决定了制品成型性能。粘土中含有粗细不同的颗粒，其中极细（小于0.005mm）的片状颗粒，使粘土获得极高的可塑性。这种颗粒称作粘土物质，含量愈多，可塑性愈高。•（2）收缩性•粘土在干燥和焙烧过程中，体积会发生收缩，干燥过程的收缩称气缩，是粘土中自由水分的蒸发，气缩值约为3％～12％。焙烧过程中，由于化合水的排除及易熔物质熔化并填充于颗粒空隙间，使粘土进一步收缩，称为烧缩，烧缩值约为1％～2％。粘土塑性越大，收缩也越大，会影响制品的几何尺寸。（3）烧结性与可熔性•粘土坯体在焙烧过程中将发生一系列物理化学变化。加热至粘土中Al2O3、SiO2、CaO、MgO等重新化合，形成硅线石（Al2O3•SiO2）及易熔硅酸盐类，出现液相流入颗粒间的缝隙中，起粘结作用，增加了密实度，强度相应增大，这一过程称为烧结。3.粘土的种类•（1）高岭土（瓷土）。杂质含量极少，为纯净粘土，不含氧化铁等染色杂质。焙烧后呈白色。耐火度高达1730℃～1770℃，多用于制造瓷器。•（2）耐火粘土(火泥)。杂质含量小于10%，焙烧后呈淡黄至黄色。耐火度在1580℃以上，是生产耐火材料，内墙面砖及耐火、耐酸陶瓷制品的原料。•（3）难熔粘土（陶土）。杂质含量为10%～15%，焙烧后呈淡灰，淡黄至红色，耐火度为1350℃～1580℃，是生产地砖、外墙面砖及精陶制品的原料。•（4）易熔粘土（砖土、砂质粘土）。杂质含量高达25%。耐火度低于1350℃，是生产粘土砖瓦及粗陶制品的原料。当其在氧化气氛中焙烧时，因高价氧化铁的存在而呈红色。在还原气氛中焙烧时，因低价氧化铁的存在而呈青色。应用•1建筑•2制陶•3制瓦、砖•4与石灰岩混合后制水泥•5在工业、模型制造和艺术中做模型。艺术家使用黏土制做模型，但也适用黏土直接塑造艺术品•6在和其它化学工艺中作为离子交换器•7陶粒在建筑饮水加工业中作为隔离层以及在无土栽培中使用•8密封垃圾堆填区•9在颜料工业和医药工业中作填补物•10在催化器中使用1土木结构房屋修建在传统的夯土墙建造方式上的改良，增强土木结构的房屋抗震性能的建设方法增强房屋抗震性能主要要求有三方面＊增强房屋整体性＊减小房屋变形幅度＊增加抗拉强度针对这三项，我们下面所讲的包括：选择牢实的地基，毛石地基的建造要点，增加木框架的八字支撑，夯土墙的注意点等方面内容。一、建房地点的选择•选好建房屋的地方，尽量往下挖地基而不用填土，避免地基下沉。如房屋靠近山坡，尽可能把山坡铲削至四十五度，可减少滑坡二、毛石地基修建•先选好建房子地方，按房屋大小建立毛石地基，地基应在地面在以下10公分挖槽，（这深度是最少），外墙毛石地基宽度60公分，高度是70公分。中墙位置阔度可做40公分，高度与外墙大约一样厚就可以。•坑槽内泥面以夯土法把泥土冲冲至坚固，以1比3的水泥和沙混合而成，做成承托毛石基础，然后铺上毛石，铺砌毛石前最好石面洒水，以砌砖方式有横有直铺砌，石缝可放小石块及填满沙浆，砌致四十公分高度后，可以暂停，待砂浆凝固。注意在放置木框架的柱子位置，应放较大石块，来增强承托力。当地基毛石铺至40公分后，第二天才可装置木框架，然后再铺上毛石地基，第二天再铺上余下地基之毛石。•注：房子大小按需要而定，四周石地基应大于夯土场15公分，中间石地基可与夯土场差不多厚，窗户不大于60公分乘120公分（高窄），门扇按需要而定，不大于2米为佳。三、木框架及横梁搭建•在已完成的地基上装上传统木框架及横梁，传统木框架的金字顶是非常稳固，若加上木支撑以八字形式更好，也可以用螺丝杆拉牢，加强稳固性减少摇摆等。•稳固木架后，再铺砌余下三十公分的地基毛石，方法同上，待砂浆凝固。•3、用足够竹枝连竹桠可增加拉力，假若没有竹枝也应加上麦杆，如若用麦杆应每隔十公分放上一层。•夯土第一层约十公分便应放进竹枝，墙厚度有四十至四十五公分，可放四至五排。再夯第二层，高度约二十公分再放竹枝，如始类推。竹枝须要有搭囗，切勿并囗，墙角位置的竹枝应弯曲到另一墙。每一次夯土不应太高，增加夯土的次数不如减少夯土的高度有效1、选择夯土夯土如若石块过多应把这些石块分散。水份适中（捏一把在掌中能成块不分散，不成块就太干！放开掉到地上会碎开不碎开就太湿！）太湿墙面会很快表面出现裂纹，太干无法夯实。夯土中最好是加上水泥、石灰或煤灰。2、准备好应用工具，用作夯土的工具最好2陶瓷材料•陶瓷材料指所有无机非金属材料。是用天然或人工合成的粉状化合物，经成型和高温烧结而制成的多晶固体材料。•一、陶瓷材料的分类与生产•按原料来源分：普通陶瓷、特种陶瓷•普通陶瓷又称传统陶瓷。以天然硅酸盐矿物为主要原料，如粘土、石英、长石等。主要制品有：日用陶瓷、建筑陶瓷、电器绝缘陶瓷、化工陶瓷、多孔陶瓷。特种陶瓷是以纯度较高的人工合成化合物为主要原料的人工合成化合物如Al2O3、ZrO2、SiC、Si3N4、BN等。按用途分类日用陶瓷工业陶瓷工程结构陶瓷功能陶瓷高强度陶瓷高温陶瓷压电陶瓷磁性陶瓷半导体陶瓷生物陶瓷•特种陶瓷可按化学组成分为氧化物陶瓷氮化物陶瓷碳化物陶瓷金属陶瓷（硬质合金）按性能可将陶瓷分•坯料制备通过机械或物理或化学方法制备粉料，在制备坯料时，要控制坯料粉的粒度、形状、纯度及脱水脱气，以及配料比例和混料均匀等质量要求。按不同的成型工艺要求，坯料可以是粉料、浆料或可塑泥团。（二）陶瓷制品的生产陶瓷制品的生产都要经过三个阶段：坯料制备、成型、烧结•成型将坯料用一定工具或模具制成一定形状、尺寸、密度和强度的制品坯型（亦称生坯）。•烧结生坯经初步干燥后，进行涂釉烧结或直接烧结。高温烧结时，陶瓷内部会发生一系列物理化学变化及相变，如体积减小，密度增加，强度、硬度提高，晶粒发生相变等，使陶瓷制品达到所要求的物理性能和力学性能。8.2工程结构陶瓷材料又称传统陶瓷、粘土陶瓷。这种陶瓷以天然硅酸盐矿物，如粘土、长石、石英等为主要原料配制、烧结而成的。一、普通陶瓷•硬度高，不会氧化生锈，不导电，耐1200℃高温，加工成型性好，成本低廉。•玻璃相较多，强度较低，在较高温度下易软化，故耐高温及绝缘性不及其它陶瓷。性能特点•日用陶瓷•工业上主要用作绝缘的电瓷绝缘子和耐酸、碱的容器、反应塔管道等，还可用于受力不大，工作温度在200℃以下的结构零件。应用二、特种陶瓷•主要用于制作内燃机火花塞，火箭、导弹的导流罩，石油化工泵的密封环，耐磨零件，如轴承、纺织机上的导纱器，合成纤维用的喷嘴等，作冶炼金属用的坩埚等（一）氧化铝陶瓷23AlO75%w（二）氮化硅陶瓷性能特点应用（三）碳化硅陶瓷（四）氮化硼陶瓷不同种类的特种陶瓷，各具不同的优异性能，但作为主体结构材料，其共同的弱点是：塑性、韧性差，强度低氧化镁陶瓷氧化锆陶瓷氧化铍陶瓷8.3金属陶瓷以金属氧化物或碳化物为主要成分，加入适量的金属粉末，通过粉末冶金的方法制成的，具有某些金属性质的陶瓷。金属陶瓷是金属切削刀具、模具和耐磨零件的重要材料。一、粉末冶金方法及其应用粉末冶金：陶瓷生产工艺在冶金中的应用•金属材料的制备：熔炼、铸造•高熔点的金属及金属化合物难以通过熔炼或铸造的方法制备粉末冶金粉末制备压制成型烧结成零件或毛坯（一）粉末冶金法的基本工艺过程1.粉末制备包括粉末制取、配料、粉料混合等步骤。粉末的纯度、粒度、混合的均匀程度等对粉末冶金制品的质量有重要影响。粉末愈细、愈均匀、纯度愈高，陶瓷的性能愈好。2.压制成型多采用冷压法，即将粉料装入模具型腔内，在压力机下压制成致密的具有一定强度的坯体。为了改善粉末的可塑性和成型性，通常在粉料中会加入一定比例的增塑剂，如汽油橡胶溶液、石蜡等。3.烧结将压制成型的坯体放入通过保护气氛的高温炉或真空炉中进行烧结，在保持至少一种组元仍处于固态的烧结温度下，长时间保温，通过扩散、再结晶、化学反应等过程，获得与一般合金相似的组织，并存在一些微小的孔隙的粉末冶金制品。4.后处理加工为改善或得到某些性能，有些粉末冶金制品在烧结后还要进行后处理加工。如齿轮、球面轴承等在烧结后再进行冷挤压，以提高其密度、尺寸精度等；铁基粉末冶金零件进行淬火处理，以提高硬度等等二、金属陶瓷硬质合金硬质合金是金属陶瓷的一种，它是以金属碳化物（WC、TiC、TaC等）为基体，再加入适量的金属粉末（如Co、Ni、Mo等）作为粘结剂制成的，具有金属性质的粉末冶金材料。WCCo基体（二）粉末冶金的应用（二）硬质合金的分类、编号和应用常用硬质合金按成分和性能特点分为三类•钨钴类硬质合金•钨钴钛类硬质合金•通用硬质合金（一）硬质合金的性能特点（三）钢结硬质合金中国古代陶瓷•中国是一个很早就会制作陶器的国家,从古至今,发展出许多不同种类的陶瓷器,展现了不同时代的文化型态(一)原始陶器在新石器石器时代,人类就发明了制陶的技术,在中国,欧洲,非洲……等地方,考古学家都有挖掘到原始陶器,这些陶器的发明都有不同的文化中心.目前在中国江苏省的回峰山上的一个山洞里所出现的陶器,经过科学的年代检定法的测验,证实具有一万年以上的历史了.•(二)白陶白陶是取用高领土,因为含铁成分很少,所以著色力弱,烧过后才能显现出白色.但因为烧成的温度约一千度左右,所以只能称为陶器,不能称瓷器.最早的白陶是在黄河及长江流域附近,在长江流域附近的遗址距今已七千年以上了.•(三)黑陶黑陶是取用含铁成分较高的陶土作坏,并以强还原焰焙烧,才能显现黑色;如果是弱的还原焰,那就会呈现出灰色;如果用氧化焰焙烧,则呈现铁红色.黑陶文化以良渚文化为代表,距今大约四千多年.•(四)唐三彩唐三彩是由黄,绿,白三色釉彩图胎,其实也是有二彩的和四彩的,但总称唐三彩.唐三彩的生产已经有一千三百年的历史了.在陶坯上涂上的彩釉,在烘制过程发生化学变化,是中国风格的艺术.唐三彩是为唐代贵族葬礼特制的一种彩陶.唐三彩最能呈现唐朝的文化型态,包括文官俑,武官俑,天王神像等.唐三彩多半是在盛唐的时期,唐三彩的出现,表露出唐朝的风华气度,不但影响了邻近的国家,也影响到中东伊朗•(五)交趾陶交趾陶是从清代以来在台湾的陶瓷制品中,最具特色的陶瓷工艺品,是寺庙营建墙壁的黏贴装饰物.早期移民来台湾的大陆人民,宗教和民间信仰是一般人生活上很重要的事,交趾陶也相对受到一般人民的重视陶瓷装饰•1.陶瓷颜料•2.釉上装饰•3.釉下装饰、釉中彩•4.颜色釉与艺术釉•5.坯体装饰主要内容431.陶瓷颜料陶瓷颜料是指在陶瓷制品上使用的颜料通称，它包括釉上、釉下以及使釉料和坯体着色的颜料。它是以色基和熔剂配合制成有颜色的无机陶瓷装饰材料。色基是以着色剂和其它原料配合，经煅烧后而制得的无机着色材料。着色剂是使陶瓷胎、釉、颜料呈现各种颜色的物质。441.1色料：色料也称颜料或彩料，是以色基和熔剂或添加剂配制成的粉状有色陶瓷用装饰材料。颜料A颜料B45颜料＝色基＋熔剂色基为发色物质和其它原料。熔剂为低熔点的硅酸盐物质。461.2色料的作用：①坯体着色：将色剂和坯料混合，使烧后坯体呈现一定的颜色。②釉料的着色：用色剂和基础釉料可调配各种颜色釉和艺术釉。③绘制花纹图案：大量用于釉层表面和釉下进行手工彩绘，也可用作贴花纸、丝网印等。47481.3.2陶瓷颜料按矿物相的分类方法陶瓷颜料类型陶瓷颜料举例简单化合物型着色氧化物及其盐类铬酸盐、铀酸盐Fe2O3,CoCO3,CrCl3,Cu(OH)2铬酸铅红、西红柿红(Na2U2O7)锑酸盐（烧绿石型）硫化物和硒化物拿浦尔黄(2