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热等静压技术在特种陶瓷制备中的运用探究

来源：时间：2023-12-03 15:59:27 浏览：1668次

摘要：特种陶瓷在现代生产生活中有着非常广泛的运用，从种类上进行分析，特种陶瓷可以分为结构特种陶瓷与功能特种陶瓷。在特种陶瓷制备过程中，成型和烧结是非常重要的两个环节，直接影响到特种陶瓷的性能。热等静压技术是一种成形与烧结同时进行的技术，将其应用于特种陶瓷制备工作中，有助于更好的保障特种陶瓷制备的性能。基于此，本文对热等静压技术在特种陶瓷制备中的运用进行了研究。

特种陶瓷产品制备是在人类早期社会就已经开展的一项活动，与人类文明共同进步。目前，特种陶瓷产品已经成为人类物质财富及精神财富的象征，更是人类技术及文化智慧的结晶。在以往的特种陶瓷产品制备中，经常凭借直觉、经验进行制备，显得过于片面，已经无法符合多样化的社会需求。在信息化社会背景下，特种陶瓷产品系统观的形成十分必要，本文在此基础上分析了特种陶瓷产品的系统化制备，希望对特种陶瓷产业的发展起到一定帮助。

1 特种陶瓷产品特征

1.1 系列化

在现实生活中，大部分特种陶瓷产品都是以系列化形式存在的，如果将一个特种陶瓷产品看做包含若干要素的系统，那么系列化特种陶瓷产品就是多元化系统。在社会经济不断发展的背景下，市场需要变得更加多样化，特种陶瓷产品的系列化特征不仅能够降低产品的开发成本，还能缩短制备周期，赋予特种陶瓷产品较强的生命力，充分满足人们的个性化需求。

1.2 生态化

特种陶瓷产品作为一种功能众多的物质载体，本身具有多种要素和结构，经过要素及结构的互相联系，形成了产品自身的内部系统。同时，特种陶瓷产品只有在相应的社会文化语境中应用，才能充分体现其自身价值，所以，特种陶瓷产品又是与外部市场、社会文化、自然环境相联系的外部系统。特种陶瓷产品的生命周期为：从瓷泥状态被烧制为成品，在市场不断流通的基础上进入到消费者手中，后期经过使用和维护，被回收或废弃。无论是特种陶瓷产品的内部系统还是外部系统，都会被归纳到该周期中，经过产品、人、环境的互相作用和协调，充分体现出特种陶瓷产品的价值和功能。通过分析特种陶瓷产品的生命周期，发现其生态化特征格外显著，具体表现为特种陶瓷产品的流通、废弃，不仅体现了特种陶瓷产品价值，也对环境保护起到了重要作用。

1.3 信息化

对于现代特种陶瓷产品的制备及制造，将信息技术、传统工艺相结合，提出了多种类、小批量生产的方式，再加上计算机辅助制备、计算机工程分析以及计算机辅助工艺等制造手段的应用，真正提升了特种陶瓷产品的科技含量及精准度，在提高产品生产水平的同时体现了特种陶瓷产品的信息化特征。此外，新材料、新技术的涌现和应用，彻底打破了人们原有的传统理念，比如，在北京建筑节能与绿色建筑新技术、新产品博览会中展示的新型建筑材料薄瓷板，该材料的厚度只有3.5mm，甚至不足传统特种陶瓷产品的三分之一。该种轻薄化的瓷砖，不仅减小了体积、重量和原材料成本，同时还具有吸音、保温、防火、低碳等特点，在降低资源能耗的同时，对特种陶瓷产品的发展趋势、发展潮流具有较强的促进作用。

2 特种陶瓷行业的发展分析

由于特种陶瓷是色釉料、黏土、重油以及电力、天然气等能源供应产业，因此，想要全面发挥特种陶瓷装饰技术的影响范围，取决于原料材料的供应量，以及生产行业的生产效率。在中国市场经济条件下，只有大众消费产品才能够获得长足发展，如果特种陶瓷材料供不应求，其成本与售价会大大提高，受众人群会比较局限。再者，由于社会不断发展，造成自然资源紧张，生产企业的成本支出也会随之提高，这些问题都会制约特种陶瓷行业的发展。因此，特种陶瓷装饰技术发展必须要与生态化环境发展相协调，避免过渡开发造成资源破坏，这也是绿色经济环境下发展的必然要求。

3 特种陶瓷装饰技术的发展趋势

近些年我国特种陶瓷装饰技术在创新方面上获得了巨大成就。例如微晶玻璃特种陶瓷复合砖、负离子釉面砖、仿洞石抛光砖、半透明材料等。但由于我国特种陶瓷装饰技术还不够成熟，产品质量虽然符合国家规定标准，但制造成本相对较高，相比一些工业发达的国家，成本高出78% 以上。总体来说，特种陶瓷装饰技术发展趋势主要表现在以下几点：

3.1产品的融合性更高

由于建筑市场中的上下游企业合作深度不断提高，多种装饰技术与方法相互交叉，从而颠覆了陶瓷传统意义上的分类，很多特种陶瓷产品都融合了多项技术工艺。例如抛晶砖，其不仅融合了微晶玻璃的工艺，同时也加入了亚光砖的装饰方法；自如抛釉砖，抛釉砖结合了釉面、抛光、亚光三大制造技术特点，因此，由于制造技术不断融合，特种陶瓷产品的界限势必会被打破，不同产品之间的融合度更高，成本控制、制造水平也会不断提高。

3.2产品规格界限被打破

随着当今新型材料的应用范围愈加广泛，很多大规格特种陶瓷产品在市场中非常受欢迎，再加上切割等冷加工技术更加成熟，未来特种陶瓷势必都打破传统规格的设计风格，新规格以及不规则形状的特种陶瓷材料也会不断增多。

4 热等静压技术在特种陶瓷产品制备中的应用分析

4.1 原料准备

精美的特种陶瓷产品与高质量的原料有着非常密切的联系，而瓷石和瓷土是最重要的原料。一般情况下，瓷石呈现为块状固体，由石英、云母、硅酸盐混合而成，其颜色为灰青色或灰白，将其粉碎之后加水，具有较强的可塑性。而瓷土通常为高岭土，属于粘土的一种，颜色为白色，可塑性和粘结性都比较差。利用水舂将瓷石打成粉状，随后进行淘洗，洗完之后与瓷土混合，并搅拌成粘稠乳液状，经过滤、陈腐、练踩之后形成特种陶瓷原材料。需要注意的是，不同区域的瓷器，原料的质地也不尽相同。

4.2 造型制备

热等静压(HIP)技术是一种成形和烧结同时进行的新技术。其基本原理是以气体作为压力介质，使粉末在加热过程中经受各向均衡的压力，借助于高温和高压的共同作用来促进材料的致密化。在特种陶瓷产品造型系统的初期制备阶段，应该以产品制备目标为主，在经验和直觉的基础上完成草图的绘制，并且选择适当的特种陶瓷产品成型方式，对造型的比例、形态进行确定。陶瓷材料的最大弱点是脆性，改善脆性增加韧性是当前陶瓷研究领域的重要课题。研究表明：通过在陶瓷基体中引入纤维或晶须可以明显改善陶瓷的韧性，然而，在烧结过程中，纤维或晶须会引起陶瓷烧结体内部产生应力，从而影响烧结。若采用传统的烧结方法，需要很高的烧结温度和较长的烧结时间，这往往会使纤维和晶须发生表面强度的退化，甚至与基体发生化学反应，失去补强增韧的作用。若采用热等静压烧结工艺，可以大大降低烧结温度和保温时间，从而可以获得性能优异的纤维或晶须补强陶瓷基复合材料。

4.3 烧成制备

特种陶瓷产品经过装饰之后就会被送到窑房烧制，古代窑房分为葫芦窑、馒头窑，将松材最为原料，由把桩师傅掌握火候。在自然气候、成品率低、损耗大的影响下，经常会发生一窑穷、一窑富的现象。在现代特种陶瓷产品的烧制过程中，经常采用煤窑、电窑，这样不仅能够达到节约能源的效果，还能有效控制窑内的温度、压力等，增强特种陶瓷产品的成品率，从而保护生态环境。在特种陶瓷产品烧成阶段，点燃窑火后，坯体的温度会逐渐上升，色料慢慢熔化且与釉面粘结在一起。一般来说，特种陶瓷产品烧制要经过各个时期，如低温水分蒸发期、高温弱还原期、冷却期等，而且装饰要求的不同，烧成温度及方法也不尽相同。

4.4 检验评价

特种陶瓷产品在烧成之后，需要对其进行检验评价，在种类、规格、质量的基础上进行划分，符合要求的产品包装之后可以直接销售，不符合要求的产品需要重新烧制或将其销毁。据历史材料记载，明代洪武年间，为了获得精美的特种陶瓷产品，朝廷在景德镇建立窑厂，耗费人力、财力、物力烧制瓷器，一旦发现残次品，立即销毁，对特种陶瓷界造成了重要影响。可见，特种陶瓷产品的评价十分重要，能够确保产品的质量，为今后的烧制奠定了基础。

5 结束语

综上所述，特种陶瓷产品的制备是一个较为复杂的系统，能够体现出人们物质文化精神追求。随机的特种陶瓷产品已经无法满足人们的需求，需要从相关理论和技术入手，制备出令人满意的产品，基于系统化的特种陶瓷产品制备以原料准备、造型制备、装饰制备、烧成制备、检验评价为主，在打破传统局限、融合经验思维的基础上实现特种陶瓷产品制备的创新及发展，最终达到维护生态平衡的发展目标。

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