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熱等靜壓技術在特種陶瓷制備中的運用探究

來源：時間：2023-12-03 15:59:27 瀏覽：2916次

摘要：特種陶瓷在現代生產生活中有著非常廣泛的運用，從種類上進行分析，特種陶瓷可以分為結構特種陶瓷與功能特種陶瓷。在特種陶瓷制備過程中，成型和燒結是非常重要的兩個環節，直接影響到特種陶瓷的性能。熱等靜壓技術是一種成形與燒結同時進行的技術，將其應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，本文對熱等靜壓技術在特種陶瓷制備中的運用進行了研究。

特種陶瓷產品制備是在人類早期社會就已經開展的一項活動，與人類文明共同進步。目前，特種陶瓷產品已經成為人類物質財富及精神財富的象征，更是人類技術及文化智慧的結晶。在以往的特種陶瓷產品制備中，經常憑借直覺、經驗進行制備，顯得過于片面，已經無法符合多樣化的社會需求。在信息化社會背景下，特種陶瓷產品系統觀的形成十分必要，本文在此基礎上分析了特種陶瓷產品的系統化制備，希望對特種陶瓷產業的發展起到一定幫助。

1 特種陶瓷產品特征

1.1 系列化

在現實生活中，大部分特種陶瓷產品都是以系列化形式存在的，如果將一個特種陶瓷產品看做包含若干要素的系統，那么系列化特種陶瓷產品就是多元化系統。在社會經濟不斷發展的背景下，市場需要變得更加多樣化，特種陶瓷產品的系列化特征不僅能夠降低產品的開發成本，還能縮短制備周期，賦予特種陶瓷產品較強的生命力，充分滿足人們的個性化需求。

1.2 生態化

特種陶瓷產品作為一種功能眾多的物質載體，本身具有多種要素和結構，經過要素及結構的互相聯系，形成了產品自身的內部系統。同時，特種陶瓷產品只有在相應的社會文化語境中應用，才能充分體現其自身價值，所以，特種陶瓷產品又是與外部市場、社會文化、自然環境相聯系的外部系統。特種陶瓷產品的生命周期為：從瓷泥狀態被燒制為成品，在市場不斷流通的基礎上進入到消費者手中，后期經過使用和維護，被回收或廢棄。無論是特種陶瓷產品的內部系統還是外部系統，都會被歸納到該周期中，經過產品、人、環境的互相作用和協調，充分體現出特種陶瓷產品的價值和功能。通過分析特種陶瓷產品的生命周期，發現其生態化特征格外顯著，具體表現為特種陶瓷產品的流通、廢棄，不僅體現了特種陶瓷產品價值，也對環境保護起到了重要作用。

1.3 信息化

對于現代特種陶瓷產品的制備及制造，將信息技術、傳統工藝相結合，提出了多種類、小批量生產的方式，再加上計算機輔助制備、計算機工程分析以及計算機輔助工藝等制造手段的應用，真正提升了特種陶瓷產品的科技含量及精準度，在提高產品生產水平的同時體現了特種陶瓷產品的信息化特征。此外，新材料、新技術的涌現和應用，徹底打破了人們原有的傳統理念，比如，在北京建筑節能與綠色建筑新技術、新產品博覽會中展示的新型建筑材料薄瓷板，該材料的厚度只有3.5mm，甚至不足傳統特種陶瓷產品的三分之一。該種輕薄化的瓷磚，不僅減小了體積、重量和原材料成本，同時還具有吸音、保溫、防火、低碳等特點，在降低資源能耗的同時，對特種陶瓷產品的發展趨勢、發展潮流具有較強的促進作用。

2 特種陶瓷行業的發展分析

由于特種陶瓷是色釉料、黏土、重油以及電力、天然氣等能源供應產業，因此，想要全面發揮特種陶瓷裝飾技術的影響范圍，取決于原料材料的供應量，以及生產行業的生產效率。在中國市場經濟條件下，只有大眾消費產品才能夠獲得長足發展，如果特種陶瓷材料供不應求，其成本與售價會大大提高，受眾人群會比較局限。再者，由于社會不斷發展，造成自然資源緊張，生產企業的成本支出也會隨之提高，這些問題都會制約特種陶瓷行業的發展。因此，特種陶瓷裝飾技術發展必須要與生態化環境發展相協調，避免過渡開發造成資源破壞，這也是綠色經濟環境下發展的必然要求。

3 特種陶瓷裝飾技術的發展趨勢

近些年我國特種陶瓷裝飾技術在創新方面上獲得了巨大成就。例如微晶玻璃特種陶瓷復合磚、負離子釉面磚、仿洞石拋光磚、半透明材料等。但由于我國特種陶瓷裝飾技術還不夠成熟，產品質量雖然符合國家規定標準，但制造成本相對較高，相比一些工業發達的國家，成本高出78% 以上。總體來說，特種陶瓷裝飾技術發展趨勢主要表現在以下幾點：

3.1產品的融合性更高

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

3.2產品規格界限被打破

隨著當今新型材料的應用范圍愈加廣泛，很多大規格特種陶瓷產品在市場中非常受歡迎，再加上切割等冷加工技術更加成熟，未來特種陶瓷勢必都打破傳統規格的設計風格，新規格以及不規則形狀的特種陶瓷材料也會不斷增多。

4 熱等靜壓技術在特種陶瓷產品制備中的應用分析

4.1 原料準備

精美的特種陶瓷產品與高質量的原料有著非常密切的聯系，而瓷石和瓷土是最重要的原料。一般情況下，瓷石呈現為塊狀固體，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，可塑性和粘結性都比較差。利用水舂將瓷石打成粉狀，隨后進行淘洗，洗完之后與瓷土混合，并攪拌成粘稠乳液狀，經過濾、陳腐、練踩之后形成特種陶瓷原材料。需要注意的是，不同區域的瓷器，原料的質地也不盡相同。

4.2 造型制備

熱等靜壓(HIP)技術是一種成形和燒結同時進行的新技術。其基本原理是以氣體作為壓力介質，使粉末在加熱過程中經受各向均衡的壓力，借助于高溫和高壓的共同作用來促進材料的致密化。在特種陶瓷產品造型系統的初期制備階段，應該以產品制備目標為主，在經驗和直覺的基礎上完成草圖的繪制，并且選擇適當的特種陶瓷產品成型方式，對造型的比例、形態進行確定。陶瓷材料的最大弱點是脆性，改善脆性增加韌性是當前陶瓷研究領域的重要課題。研究表明：通過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，在燒結過程中，纖維或晶須會引起陶瓷燒結體內部產生應力，從而影響燒結。若采用傳統的燒結方法，需要很高的燒結溫度和較長的燒結時間，這往往會使纖維和晶須發生表面強度的退化，甚至與基體發生化學反應，失去補強增韌的作用。若采用熱等靜壓燒結工藝，可以大大降低燒結溫度和保溫時間，從而可以獲得性能優異的纖維或晶須補強陶瓷基復合材料。

4.3 燒成制備

特種陶瓷產品經過裝飾之后就會被送到窯房燒制，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，經常會發生一窯窮、一窯富的現象。在現代特種陶瓷產品的燒制過程中，經常采用煤窯、電窯，這樣不僅能夠達到節約能源的效果，還能有效控制窯內的溫度、壓力等，增強特種陶瓷產品的成品率，從而保護生態環境。在特種陶瓷產品燒成階段，點燃窯火后，坯體的溫度會逐漸上升，色料慢慢熔化且與釉面粘結在一起。一般來說，特種陶瓷產品燒制要經過各個時期，如低溫水分蒸發期、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 檢驗評價

特種陶瓷產品在燒成之后，需要對其進行檢驗評價，在種類、規格、質量的基礎上進行劃分，符合要求的產品包裝之后可以直接銷售，不符合要求的產品需要重新燒制或將其銷毀。據歷史材料記載，明代洪武年間，為了獲得精美的特種陶瓷產品，朝廷在景德鎮建立窯廠，耗費人力、財力、物力燒制瓷器，一旦發現殘次品，立即銷毀，對特種陶瓷界造成了重要影響。可見，特種陶瓷產品的評價十分重要，能夠確保產品的質量，為今后的燒制奠定了基礎。

5 結束語

綜上所述，特種陶瓷產品的制備是一個較為復雜的系統，能夠體現出人們物質文化精神追求。隨機的特種陶瓷產品已經無法滿足人們的需求，需要從相關理論和技術入手，制備出令人滿意的產品，基于系統化的特種陶瓷產品制備以原料準備、造型制備、裝飾制備、燒成制備、檢驗評價為主，在打破傳統局限、融合經驗思維的基礎上實現特種陶瓷產品制備的創新及發展，最終達到維護生態平衡的發展目標。

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