陶瓷泥浆制备及综合性实验设计论文

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陶瓷泥浆制备及综合性实验设计论文

1实验目的

了解普通陶瓷的原料及坯料的配方设计;掌握泥浆制备、性能检测和调整的方法;掌握普通陶瓷烧成过程中的物理化学变化;掌握陶瓷烧结性能评价方法;完成从原料制备到最终烧出制品的整个陶瓷生产工艺过程,锻炼学生的动手能力、综合运用专业知识的能力以及分工合作精神。

2实验原料及仪器设备

2.1实验原料

矿物原料有:石英、砂岩、长石、苏州土、星子高岭、彰武土、彰村土、瓷粉、山西木节、唐山木节、秦皇岛瓷石、湛江原矿、依安黑泥、沁阳土、大同土、新会球土、白云石、松阳高岭土、盛超粘土等。化学试剂:碳酸钡、碱面、水玻璃、PC67等。

2.2仪器设备

球磨机(包括瓷磨罐)、电热干燥箱、烧结炉、电子天平、涂4粘度计、泥浆搅拌机、电子秤、标准筛、石膏模型、秒表、温度计、数显式游标卡尺等。

3实验步骤

3.1泥浆配方的设计与计算

查阅文献,参考经验配方,通过化学组成、矿物组成的计算,初步拟定坯料配方并按3kg总量计算出泥浆的配料单,测出原料的含水率,计算出实际配料单。

3.2泥浆制备

(1)按实际配料单称量原料,加水,加水量按30%左右计算。并加入球石,可用鹅卵石或高铝石球,料球比为1∶2,球石的级配为大球:中球:小球=(20%~25%):(30%~50%):(30%~50%)。加入0.1%~0.2%的氯化钙或醋酸,可促使泥浆凝聚构成较粗的毛细管,从而提高压滤效率。(2)研磨3.5h后,检测细度。用水筛法测筛余,若过粗,再继续研磨,直到350目筛筛余0.7%~0.8%,同时调整泥浆浓度,目标值达到(356±2)g/200mL。

3.3泥浆性能测定

(1)含水率:准确称量泥浆10~20g置于蒸发皿中,在烘箱内烘干至恒重后,冷却称重。记录湿试样质量W1,干试样质量W2。则相对水分(X)为(W1-W2)/W1×100%;绝对水分(Y)为(W1-W2)/W2×100%。(2)细度:取100g泥浆,缓慢倒入350目筛中,同时置于自来水下冲洗,直至筛下水流不浑浊为止。将筛上残渣倾入蒸发皿中,静置30min倒出蒸发皿上部清水,放在烘箱内烘干,称量残渣重量,细度(或筛余)用残渣占干料重量的百分比来表示。(3)浓度:将200mL比重瓶洗净、控干水分、烘干后称重。再将制备好的泥浆倒入容量瓶至规定刻度于电子天平上称重,记录数据,单位为g/200mL。(4)流动性:将泥浆注满涂4粘度计(100mL)。在打开出口的同时按下秒表,记录秒表数据,即为泥浆的即刻粘度V0。

3.4注试条和试样,并烧成细度和浓度达到要求后,放磨,过80目筛

放入塑料桶中陈腐7天后,利用石膏模具浇注试条和陶瓷半成品(如花瓶等)。将试条和坯体干燥后修坯、坯体施釉,在一定温度下烧成。

3.5试条性能测定

(1)收缩率。用石膏模具浇注试条,开模后用游标卡尺做记号,长度100mm或150mm。放入烘箱烘干。烘干后再测量记号长度,计算干燥收缩率,公式如下:干燥收缩率%=烧成收缩率%=×100%总收缩率=(1-干燥收缩率)×烧成收缩率+干燥收缩率(2)弯曲强度。计算公式为:式中:Ra为弯曲强度(MPa);P为作用力(N);L为跨距(mm);D为试条断口处直径(mm)。(3)烧结性。将烧后的试条作吸红实验,测定吸水率、气孔率和体积密度等指标表征试样的烧结性。

4实验结果与讨论

测定泥浆各参数如细度、浓度、流动度及含水率等;测定试样干燥收缩率、烧成收缩率和总收缩率;进行试样吸红实验及弯曲强度、气孔率、吸水率和体积密度等指标的测定,并分析烧成制度对陶瓷制品烧结性的影响。

5教学组织与成绩评定

将参加实验的学生分组,3人/组。首先安排学生查阅资料,让学生对实验内容有初步了解;其次讨论确定实验路线和方法。最后,3人协作共同完成实验内容,每组至少完成一个配方。在教学实践过程中,我们发现由于实验方案和实验内容相对独立、灵活性强,很难用同一尺度来对学生进行考核。因此,在综合性实验的评定过程中,我们重过程轻结果。实验成绩的评定包括:出勤10分、实验动手能力40分,实验结果分析20分,实验报告30分。其中动手能力的考核要求每个学生至少提交一件合格的陶瓷制品。实际每个学生都能完成几件,有的还非常美观漂亮。力争较全面的考查学生的综合能力和科研素质。

6教学效果反馈

该综合性实验项目历时4周,实验完成后,学生们普遍反映获得了很多生动的知识,在实践过程中通过查阅文献和实际动手,将理论知识应用于实践过程中,使知识融会贯通,既提高了学习兴趣,也锻炼了动手能力。

7结语

陶瓷泥浆制备综合性实验项目的开设是一个较好的尝试。在实践教学过程中,使学生变被动为主动,教师与学生在教学过程中关系更加和谐。学生提出问题、分析问题和解决问题的能力逐步加强。制备出合格的陶瓷制品使学生体会到成功的喜悦,也增强了对专业学习的兴趣。我们也欣喜的看到学生由被动、枯燥的学习转变为享受这种积极、主动的学习过程。

作者:马玉书 李计元 单位:天津城建大学材料科学与工程学院