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熱等靜壓技術(shù)在特種陶瓷制備中的運(yùn)用探究

來(lái)源：時(shí)間：2023-12-03 15:59:27 瀏覽：3139次

摘要：特種陶瓷在現(xiàn)代生產(chǎn)生活中有著非常廣泛的運(yùn)用，從種類(lèi)上進(jìn)行分析，特種陶瓷可以分為結(jié)構(gòu)特種陶瓷與功能特種陶瓷。在特種陶瓷制備過(guò)程中，成型和燒結(jié)是非常重要的兩個(gè)環(huán)節(jié)，直接影響到特種陶瓷的性能。熱等靜壓技術(shù)是一種成形與燒結(jié)同時(shí)進(jìn)行的技術(shù)，將其應(yīng)用于特種陶瓷制備工作中，有助于更好的保障特種陶瓷制備的性能。基于此，本文對(duì)熱等靜壓技術(shù)在特種陶瓷制備中的運(yùn)用進(jìn)行了研究。

特種陶瓷產(chǎn)品制備是在人類(lèi)早期社會(huì)就已經(jīng)開(kāi)展的一項(xiàng)活動(dòng)，與人類(lèi)文明共同進(jìn)步。目前，特種陶瓷產(chǎn)品已經(jīng)成為人類(lèi)物質(zhì)財(cái)富及精神財(cái)富的象征，更是人類(lèi)技術(shù)及文化智慧的結(jié)晶。在以往的特種陶瓷產(chǎn)品制備中，經(jīng)常憑借直覺(jué)、經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行制備，顯得過(guò)于片面，已經(jīng)無(wú)法符合多樣化的社會(huì)需求。在信息化社會(huì)背景下，特種陶瓷產(chǎn)品系統(tǒng)觀的形成十分必要，本文在此基礎(chǔ)上分析了特種陶瓷產(chǎn)品的系統(tǒng)化制備，希望對(duì)特種陶瓷產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起到一定幫助。

1 特種陶瓷產(chǎn)品特征

1.1 系列化

在現(xiàn)實(shí)生活中，大部分特種陶瓷產(chǎn)品都是以系列化形式存在的，如果將一個(gè)特種陶瓷產(chǎn)品看做包含若干要素的系統(tǒng)，那么系列化特種陶瓷產(chǎn)品就是多元化系統(tǒng)。在社會(huì)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展的背景下，市場(chǎng)需要變得更加多樣化，特種陶瓷產(chǎn)品的系列化特征不僅能夠降低產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)成本，還能縮短制備周期，賦予特種陶瓷產(chǎn)品較強(qiáng)的生命力，充分滿足人們的個(gè)性化需求。

1.2 生態(tài)化

特種陶瓷產(chǎn)品作為一種功能眾多的物質(zhì)載體，本身具有多種要素和結(jié)構(gòu)，經(jīng)過(guò)要素及結(jié)構(gòu)的互相聯(lián)系，形成了產(chǎn)品自身的內(nèi)部系統(tǒng)。同時(shí)，特種陶瓷產(chǎn)品只有在相應(yīng)的社會(huì)文化語(yǔ)境中應(yīng)用，才能充分體現(xiàn)其自身價(jià)值，所以，特種陶瓷產(chǎn)品又是與外部市場(chǎng)、社會(huì)文化、自然環(huán)境相聯(lián)系的外部系統(tǒng)。特種陶瓷產(chǎn)品的生命周期為：從瓷泥狀態(tài)被燒制為成品，在市場(chǎng)不斷流通的基礎(chǔ)上進(jìn)入到消費(fèi)者手中，后期經(jīng)過(guò)使用和維護(hù)，被回收或廢棄。無(wú)論是特種陶瓷產(chǎn)品的內(nèi)部系統(tǒng)還是外部系統(tǒng)，都會(huì)被歸納到該周期中，經(jīng)過(guò)產(chǎn)品、人、環(huán)境的互相作用和協(xié)調(diào)，充分體現(xiàn)出特種陶瓷產(chǎn)品的價(jià)值和功能。通過(guò)分析特種陶瓷產(chǎn)品的生命周期，發(fā)現(xiàn)其生態(tài)化特征格外顯著，具體表現(xiàn)為特種陶瓷產(chǎn)品的流通、廢棄，不僅體現(xiàn)了特種陶瓷產(chǎn)品價(jià)值，也對(duì)環(huán)境保護(hù)起到了重要作用。

1.3 信息化

對(duì)于現(xiàn)代特種陶瓷產(chǎn)品的制備及制造，將信息技術(shù)、傳統(tǒng)工藝相結(jié)合，提出了多種類(lèi)、小批量生產(chǎn)的方式，再加上計(jì)算機(jī)輔助制備、計(jì)算機(jī)工程分析以及計(jì)算機(jī)輔助工藝等制造手段的應(yīng)用，真正提升了特種陶瓷產(chǎn)品的科技含量及精準(zhǔn)度，在提高產(chǎn)品生產(chǎn)水平的同時(shí)體現(xiàn)了特種陶瓷產(chǎn)品的信息化特征。此外，新材料、新技術(shù)的涌現(xiàn)和應(yīng)用，徹底打破了人們?cè)械膫鹘y(tǒng)理念，比如，在北京建筑節(jié)能與綠色建筑新技術(shù)、新產(chǎn)品博覽會(huì)中展示的新型建筑材料薄瓷板，該材料的厚度只有3.5mm，甚至不足傳統(tǒng)特種陶瓷產(chǎn)品的三分之一。該種輕薄化的瓷磚，不僅減小了體積、重量和原材料成本，同時(shí)還具有吸音、保溫、防火、低碳等特點(diǎn)，在降低資源能耗的同時(shí)，對(duì)特種陶瓷產(chǎn)品的發(fā)展趨勢(shì)、發(fā)展潮流具有較強(qiáng)的促進(jìn)作用。

2 特種陶瓷行業(yè)的發(fā)展分析

由于特種陶瓷是色釉料、黏土、重油以及電力、天然氣等能源供應(yīng)產(chǎn)業(yè)，因此，想要全面發(fā)揮特種陶瓷裝飾技術(shù)的影響范圍，取決于原料材料的供應(yīng)量，以及生產(chǎn)行業(yè)的生產(chǎn)效率。在中國(guó)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)條件下，只有大眾消費(fèi)產(chǎn)品才能夠獲得長(zhǎng)足發(fā)展，如果特種陶瓷材料供不應(yīng)求，其成本與售價(jià)會(huì)大大提高，受眾人群會(huì)比較局限。再者，由于社會(huì)不斷發(fā)展，造成自然資源緊張，生產(chǎn)企業(yè)的成本支出也會(huì)隨之提高，這些問(wèn)題都會(huì)制約特種陶瓷行業(yè)的發(fā)展。因此，特種陶瓷裝飾技術(shù)發(fā)展必須要與生態(tài)化環(huán)境發(fā)展相協(xié)調(diào)，避免過(guò)渡開(kāi)發(fā)造成資源破壞，這也是綠色經(jīng)濟(jì)環(huán)境下發(fā)展的必然要求。

3 特種陶瓷裝飾技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

近些年我國(guó)特種陶瓷裝飾技術(shù)在創(chuàng)新方面上獲得了巨大成就。例如微晶玻璃特種陶瓷復(fù)合磚、負(fù)離子釉面磚、仿洞石拋光磚、半透明材料等。但由于我國(guó)特種陶瓷裝飾技術(shù)還不夠成熟，產(chǎn)品質(zhì)量雖然符合國(guó)家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，但制造成本相對(duì)較高，相比一些工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家，成本高出78% 以上。總體來(lái)說(shuō)，特種陶瓷裝飾技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)主要表現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：

3.1產(chǎn)品的融合性更高

由于建筑市場(chǎng)中的上下游企業(yè)合作深度不斷提高，多種裝飾技術(shù)與方法相互交叉，從而顛覆了陶瓷傳統(tǒng)意義上的分類(lèi)，很多特種陶瓷產(chǎn)品都融合了多項(xiàng)技術(shù)工藝。例如拋晶磚，其不僅融合了微晶玻璃的工藝，同時(shí)也加入了亞光磚的裝飾方法；自如拋釉磚，拋釉磚結(jié)合了釉面、拋光、亞光三大制造技術(shù)特點(diǎn)，因此，由于制造技術(shù)不斷融合，特種陶瓷產(chǎn)品的界限勢(shì)必會(huì)被打破，不同產(chǎn)品之間的融合度更高，成本控制、制造水平也會(huì)不斷提高。

3.2產(chǎn)品規(guī)格界限被打破

隨著當(dāng)今新型材料的應(yīng)用范圍愈加廣泛，很多大規(guī)格特種陶瓷產(chǎn)品在市場(chǎng)中非常受歡迎，再加上切割等冷加工技術(shù)更加成熟，未來(lái)特種陶瓷勢(shì)必都打破傳統(tǒng)規(guī)格的設(shè)計(jì)風(fēng)格，新規(guī)格以及不規(guī)則形狀的特種陶瓷材料也會(huì)不斷增多。

4 熱等靜壓技術(shù)在特種陶瓷產(chǎn)品制備中的應(yīng)用分析

4.1 原料準(zhǔn)備

精美的特種陶瓷產(chǎn)品與高質(zhì)量的原料有著非常密切的聯(lián)系，而瓷石和瓷土是最重要的原料。一般情況下，瓷石呈現(xiàn)為塊狀固體，由石英、云母、硅酸鹽混合而成，其顏色為灰青色或灰白，將其粉碎之后加水，具有較強(qiáng)的可塑性。而瓷土通常為高嶺土，屬于粘土的一種，顏色為白色，可塑性和粘結(jié)性都比較差。利用水舂將瓷石打成粉狀，隨后進(jìn)行淘洗，洗完之后與瓷土混合，并攪拌成粘稠乳液狀，經(jīng)過(guò)濾、陳腐、練踩之后形成特種陶瓷原材料。需要注意的是，不同區(qū)域的瓷器，原料的質(zhì)地也不盡相同。

4.2 造型制備

熱等靜壓(HIP)技術(shù)是一種成形和燒結(jié)同時(shí)進(jìn)行的新技術(shù)。其基本原理是以氣體作為壓力介質(zhì)，使粉末在加熱過(guò)程中經(jīng)受各向均衡的壓力，借助于高溫和高壓的共同作用來(lái)促進(jìn)材料的致密化。在特種陶瓷產(chǎn)品造型系統(tǒng)的初期制備階段，應(yīng)該以產(chǎn)品制備目標(biāo)為主，在經(jīng)驗(yàn)和直覺(jué)的基礎(chǔ)上完成草圖的繪制，并且選擇適當(dāng)?shù)奶胤N陶瓷產(chǎn)品成型方式，對(duì)造型的比例、形態(tài)進(jìn)行確定。陶瓷材料的最大弱點(diǎn)是脆性，改善脆性增加韌性是當(dāng)前陶瓷研究領(lǐng)域的重要課題。研究表明：通過(guò)在陶瓷基體中引入纖維或晶須可以明顯改善陶瓷的韌性，然而，在燒結(jié)過(guò)程中，纖維或晶須會(huì)引起陶瓷燒結(jié)體內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力，從而影響燒結(jié)。若采用傳統(tǒng)的燒結(jié)方法，需要很高的燒結(jié)溫度和較長(zhǎng)的燒結(jié)時(shí)間，這往往會(huì)使纖維和晶須發(fā)生表面強(qiáng)度的退化，甚至與基體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，失去補(bǔ)強(qiáng)增韌的作用。若采用熱等靜壓燒結(jié)工藝，可以大大降低燒結(jié)溫度和保溫時(shí)間，從而可以獲得性能優(yōu)異的纖維或晶須補(bǔ)強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料。

4.3 燒成制備

特種陶瓷產(chǎn)品經(jīng)過(guò)裝飾之后就會(huì)被送到窯房燒制，古代窯房分為葫蘆窯、饅頭窯，將松材最為原料，由把樁師傅掌握火候。在自然氣候、成品率低、損耗大的影響下，經(jīng)常會(huì)發(fā)生一窯窮、一窯富的現(xiàn)象。在現(xiàn)代特種陶瓷產(chǎn)品的燒制過(guò)程中，經(jīng)常采用煤窯、電窯，這樣不僅能夠達(dá)到節(jié)約能源的效果，還能有效控制窯內(nèi)的溫度、壓力等，增強(qiáng)特種陶瓷產(chǎn)品的成品率，從而保護(hù)生態(tài)環(huán)境。在特種陶瓷產(chǎn)品燒成階段，點(diǎn)燃窯火后，坯體的溫度會(huì)逐漸上升，色料慢慢熔化且與釉面粘結(jié)在一起。一般來(lái)說(shuō)，特種陶瓷產(chǎn)品燒制要經(jīng)過(guò)各個(gè)時(shí)期，如低溫水分蒸發(fā)期、高溫弱還原期、冷卻期等，而且裝飾要求的不同，燒成溫度及方法也不盡相同。

4.4 檢驗(yàn)評(píng)價(jià)

特種陶瓷產(chǎn)品在燒成之后，需要對(duì)其進(jìn)行檢驗(yàn)評(píng)價(jià)，在種類(lèi)、規(guī)格、質(zhì)量的基礎(chǔ)上進(jìn)行劃分，符合要求的產(chǎn)品包裝之后可以直接銷(xiāo)售，不符合要求的產(chǎn)品需要重新燒制或?qū)⑵滗N(xiāo)毀。據(jù)歷史材料記載，明代洪武年間，為了獲得精美的特種陶瓷產(chǎn)品，朝廷在景德鎮(zhèn)建立窯廠，耗費(fèi)人力、財(cái)力、物力燒制瓷器，一旦發(fā)現(xiàn)殘次品，立即銷(xiāo)毀，對(duì)特種陶瓷界造成了重要影響。可見(jiàn)，特種陶瓷產(chǎn)品的評(píng)價(jià)十分重要，能夠確保產(chǎn)品的質(zhì)量，為今后的燒制奠定了基礎(chǔ)。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，特種陶瓷產(chǎn)品的制備是一個(gè)較為復(fù)雜的系統(tǒng)，能夠體現(xiàn)出人們物質(zhì)文化精神追求。隨機(jī)的特種陶瓷產(chǎn)品已經(jīng)無(wú)法滿足人們的需求，需要從相關(guān)理論和技術(shù)入手，制備出令人滿意的產(chǎn)品，基于系統(tǒng)化的特種陶瓷產(chǎn)品制備以原料準(zhǔn)備、造型制備、裝飾制備、燒成制備、檢驗(yàn)評(píng)價(jià)為主，在打破傳統(tǒng)局限、融合經(jīng)驗(yàn)思維的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)特種陶瓷產(chǎn)品制備的創(chuàng)新及發(fā)展，最終達(dá)到維護(hù)生態(tài)平衡的發(fā)展目標(biāo)。

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