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陶瓷产品的性能与烧成温度相关

陶瓷产品从理论上说,烧成温度是指陶瓷坯体烧成时,获得好性能的相应温度,即烧成时的止火温度。由于坯体性能随温度的变化有一个变化的过程,所以烧成温度实际上是指个允许的温度范围,一般称为烧成范围。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,在各种工艺参数中,对陶瓷坯体在高温下进行的各种物理化学变化(如脱水、氧化、分解、化合、重结晶、熔融等)来说,温度是主要的影响因素。

气窑炉
梭式气窑炉图片展示

陶瓷产品在高温下,固相烧结依靠坯体离子的表面,能和晶粒间的界面来推动,因而烧成温度的高低除了与坯料的种类有关外,还与坯料的细度及烧成时间密切相关。对同一种坯体,由于细度不同,而有一个对应于烧结程度的煅烧温度,此温度即为致密陶瓷体的烧成温度。这个温度或温度范围常根据烧成实验时试样的相对密度、气孔率或吸水率的变化曲线来确定。对于多孔陶瓷制品,因为不要求致密烧结,达到一定的气孔率及强度后即停止热处理,所以烧成温度并非其烧结温度。

陶瓷产品烧成温度的高低直接影响晶粒尺寸、液相的组成和数量以及气孔的形貌和数量。它们综合地对陶瓷产品的物化性能有较大的影响。对传统配方的陶瓷来说,烧成温度决定着瓷坯的显微结构和相组成。瓷坯的物理化学性质也随着烧成温度的提高而发生变化。若烧成温度低,则坯体密度低,莫来石含量少,其机电、化学性能都差。温度升高会使莫来石含量增多,形成相互交织的网状结构,提高瓷坯强度。在不过烧的情况下,随着烧成温度的升高,瓷坯的体积密度加大,吸水率和显气孔率逐渐减小,釉面的光泽度不断提高。釉面的显微硬度也随着温度的升高而加大。但是当温度升高到1290℃以后,随着温度继续升高,釉面硬度略有下降,玻璃相的含量开始增多。以压电陶瓷为例,请看下图。

压电陶瓷
压电陶瓷性能和显微结构受烧成温度的影响图

因此,传统陶瓷坯体一旦过烧,会由于晶相含量减少和玻璃相增多而降低产品性能,而且在高温下坯体易变形或形成大气泡,从而使气泡周围形成粗大莫来石。对特种陶瓷而言,适当提高烧成温度(在烧成范围内),会有利于陶瓷的电学性能和透明度。但过高的烧成温度,会使晶粒过大或少数晶粒的二次再结晶,破坏组织结构的均匀性。

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