五章陶瓷材料的燒結(jié)

第五章陶瓷材料的燒結(jié)5.1概述燒結(jié)（sintering）是一種利用熱能使粉末坯體致密化的技術(shù)。其具體的定義是指多孔狀陶瓷坯體在高溫條件下，表面積減小、孔隙率降低、機(jī)械性能提高的致密化過(guò)程。

只有掌握了坯體在高溫?zé)蛇^(guò)程中的變化規(guī)律，正確地選擇和設(shè)計(jì)窯爐，科學(xué)地制定和執(zhí)行燒成制度，嚴(yán)格地執(zhí)行裝燒操作規(guī)程，才能提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低燃料消耗，獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益。1/22/2024河南省精品課程——陶瓷工藝原理5.2燒結(jié)參數(shù)及其對(duì)燒結(jié)性影響5.2.1燒結(jié)類型T1T3T2TmBTmA液相燒結(jié)（Liquidphaseintering）固相燒結(jié)（Solidstatesintering）燒結(jié)過(guò)程示意相圖1/22/2024河南省精品課程——陶瓷工藝原理

(a)固相燒結(jié)(Al2O3)和(b)液相燒結(jié)樣品

(98W-1Ni-1F2(wt%))的顯微結(jié)構(gòu)1/22/2024河南省精品課程——陶瓷工藝原理5.2.2燒結(jié)驅(qū)動(dòng)力燒結(jié)的驅(qū)動(dòng)力就是總界面能的減少。粉末坯體的總界面能表示為γA，其中γ為界面能；A為總的比表面積。那么總界面能的減少為：其中，界面能的變化（Δγ）是因?yàn)闃悠返闹旅芑?，比表面積的變化是由于晶粒的長(zhǎng)大。對(duì)于固相燒結(jié)，Δγ主要是固/固界面取代固/氣界面。

1/22/2024河南省精品課程——陶瓷工藝原理在燒結(jié)驅(qū)動(dòng)力的作用下燒結(jié)過(guò)程中的基本現(xiàn)象1/22/2024河南省精品課程——陶瓷工藝原理5.2.3燒結(jié)參數(shù)材料參數(shù)粉體形貌，粒度，粒度分布，團(tuán)聚，混合均勻性等化學(xué)特性化學(xué)組分，純度，非化學(xué)計(jì)量性，絕對(duì)均性等工藝參數(shù)燒結(jié)溫度，燒結(jié)時(shí)間，壓力氣氛，升溫和降溫度等1/22/2024河南省精品課程——陶瓷工藝原理5.2.4燒結(jié)參數(shù)對(duì)于燒結(jié)樣品性能的影響一、材料參數(shù)對(duì)燒結(jié)的影響（1）顆粒尺寸對(duì)燒結(jié)的影響

在一定溫度下，半徑為r1的一列球形顆粒所需要的燒結(jié)時(shí)間為t1，半徑為r2的另一列排列相同的球形顆粒燒結(jié)時(shí)間為t2，則：

如果顆粒尺寸從1

m減小到0.01

m，則燒結(jié)時(shí)間降低106到108數(shù)量級(jí)。同時(shí)，小的顆粒尺寸可以使燒結(jié)體的密度提高，同時(shí)降低燒結(jié)溫度、減少燒結(jié)時(shí)間。

1/22/2024河南省精品課程——陶瓷工藝原理（2）粉體結(jié)塊和團(tuán)聚對(duì)燒結(jié)的影響結(jié)塊的概念是指一小部分質(zhì)量的顆粒通過(guò)表面力和/或固體橋接作用結(jié)合在一起；而團(tuán)聚描述的是顆粒經(jīng)過(guò)牢固結(jié)合和/或嚴(yán)重反應(yīng)形成的粗大顆粒。結(jié)塊和團(tuán)聚形成的粗大顆粒都是通過(guò)表面力結(jié)合。細(xì)小顆粒在液體和固體介質(zhì)中承受吸引力和排斥力形成結(jié)塊和團(tuán)聚體示意圖1/22/2024河南省精品課程——陶瓷工藝原理（3）顆粒形狀對(duì)燒結(jié)的影響顆粒形狀和液相體積含量對(duì)顆粒之間作用力的影響只有在大量液相存在的情況下，才能使這些具有一定棱角形狀的陶瓷粉體之間形成較高的結(jié)合強(qiáng)度。1/22/2024河南省精品課程——陶瓷工藝原理（4）顆粒尺寸分布對(duì)燒結(jié)的影響顆粒尺寸分布對(duì)最終燒結(jié)樣品密度的影響可以通過(guò)分析有關(guān)的動(dòng)力學(xué)過(guò)程來(lái)研究，即分析由不同尺寸分布的坯體內(nèi)部，在燒結(jié)過(guò)程中“拉出氣孔”（poredrag）和晶粒生長(zhǎng)驅(qū)動(dòng)力之間力的平衡作用。研究表明，較小的顆粒尺寸分布范圍是獲取高燒結(jié)密度的必要條件。1/22/2024河南省精品課程——陶瓷工藝原理二、影響陶瓷材料燒結(jié)的工藝參數(shù)（1）燒成溫度對(duì)產(chǎn)品性能的影響燒成溫度是指陶瓷坯體燒成時(shí)獲得最優(yōu)性質(zhì)時(shí)的相應(yīng)溫度，即操作時(shí)的止火溫度。燒成溫度的高低直接影響晶粒尺寸和數(shù)量。對(duì)固相擴(kuò)散或液相重結(jié)晶來(lái)說(shuō)，提高燒成溫度是有益的。然而過(guò)高的燒成溫度對(duì)特瓷來(lái)說(shuō)，會(huì)因總體晶粒過(guò)大或少數(shù)晶粒猛增，破壞組織結(jié)構(gòu)的均勻性，因而產(chǎn)品的機(jī)電性能變差。1/22/2024河南省精品課程——陶瓷工藝原理（2）保溫時(shí)間對(duì)產(chǎn)品性能的影響在燒成的最高溫度保持一定的時(shí)間，一方面使物理化學(xué)變化更趨完全，使坯體具有足夠液相量和適當(dāng)?shù)木Я３叽?，另一方面組織結(jié)構(gòu)亦趨均一。但保溫時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，則晶粒溶解，不利于在坯中形成堅(jiān)強(qiáng)骨架，而降低機(jī)械性能。（3）燒成氣氛對(duì)產(chǎn)品性能的影響①氣氛對(duì)陶瓷坯體過(guò)燒膨脹的影響②氣氛對(duì)坯體的收縮和燒結(jié)的影響③氣氛對(duì)坯的顏色和透光度以及釉層質(zhì)量的影響（4）升溫與降溫速度對(duì)產(chǎn)品性能的影響1/22/2024河南省精品課程——陶瓷工藝原理5.3固相燒結(jié)過(guò)程及機(jī)理初始階段中間階段最終階段固相燒結(jié)一般可分為三個(gè)階段：初始階段，主要表現(xiàn)為顆粒形狀改變；中間階段，主要表現(xiàn)為氣孔形狀改變；最終階段，主要表現(xiàn)為氣孔尺寸減小。1/22/2024河南省精品課程——陶瓷工藝原理5.3.1雙球模型（two-particlemodel）圖

(a)為未收縮的模型，顆粒之間的距離不發(fā)生變化，但是隨著燒結(jié)時(shí)間的增加，頸部尺寸會(huì)不斷增加，燒結(jié)樣品開(kāi)始收縮，其收縮后幾何模型如圖

(b)所示，頸部增大主要是顆粒接觸間物質(zhì)擴(kuò)散和坯體收縮造成的。1/22/2024河南省精品課程——陶瓷工藝原理

燒結(jié)的驅(qū)動(dòng)力主要來(lái)源于由于顆粒表面曲率的變化而造成的體積壓力差、空位濃度差和蒸汽壓差。對(duì)于圖中的模型示意圖，體積壓力差ΔP為：空位濃度差為：蒸汽壓差為：其中，γs為固相的表面能，Vm’為空位摩爾體積，Vm為固相的摩爾體積。由于上述體積壓力差、空位濃度差和蒸汽壓差的存在，促使物質(zhì)擴(kuò)散。

1/22/2024河南省精品課程——陶瓷工藝原理物質(zhì)擴(kuò)散機(jī)理材料部位接觸部位相關(guān)參數(shù)1．晶格擴(kuò)散晶界頸部晶格擴(kuò)散率,Dl2．晶界擴(kuò)散晶界頸部晶界擴(kuò)散率,Db3．粘性流動(dòng)整體晶粒頸部粘度,η4．表面擴(kuò)散晶粒表面頸部表面擴(kuò)散率,Ds5．晶格擴(kuò)散晶粒表面頸部晶格擴(kuò)散率,Dl6．氣相傳輸蒸發(fā)－凝聚晶粒表面頸部蒸汽壓差,Δp氣相擴(kuò)散晶粒表面頸部氣相擴(kuò)散率,Dg燒結(jié)中的物質(zhì)傳輸機(jī)理1/22/2024河南省精品課程——陶瓷工藝原理5.3.2晶粒過(guò)渡生長(zhǎng)現(xiàn)象晶粒的異常長(zhǎng)大是指在長(zhǎng)大速度較慢的細(xì)晶基體內(nèi)有少部分區(qū)域快速長(zhǎng)大形成粗大晶粒的現(xiàn)象。在燒結(jié)過(guò)程中發(fā)生異常長(zhǎng)大與以下主要因素有關(guān)：①材料中含有雜質(zhì)或者第二相夾雜物②材料中存在高的各向異性的界面能，例如固/液界面能或者是薄膜的表面能等③材料內(nèi)存在高的化學(xué)不平衡性。1/22/2024河南省精品課程——陶瓷工藝原理5.4液相燒結(jié)過(guò)程與機(jī)理液相燒結(jié)（LiquidPhaseSintering，簡(jiǎn)寫為L(zhǎng)PS）是指在燒結(jié)包含多種粉末的坯體中，燒結(jié)溫度至少高于其中的一種粉末的熔融溫度，從而在燒結(jié)過(guò)程中而出現(xiàn)液相的燒結(jié)過(guò)程。優(yōu)點(diǎn)：１）提高燒結(jié)驅(qū)動(dòng)力。２）可制備具有控制的微觀結(jié)構(gòu)和優(yōu)化性能的陶瓷復(fù)合材料

1/22/2024河南省精品課程——陶瓷工藝原理5.4.1液相燒結(jié)的階段(a)液相燒結(jié)不同階段的示意圖(O:熔化;Ⅰ:重排;Ⅱ:溶解-沉淀;及Ⅲ:氣孔排除)。(b)在不同溫度下，氧化鋁-玻璃體系中，實(shí)際致密化作為燒結(jié)時(shí)間的函數(shù)所示意的不同LPS階段1/22/2024河南省精品課程——陶瓷工藝原理三元相圖表示由SSS、LPS、粘滯復(fù)相燒結(jié)(VCS)以及粘滯玻璃相燒結(jié)(VGS)時(shí)的相的體積分?jǐn)?shù)關(guān)系。箭頭表示初始密度為60％時(shí)，各相體積分?jǐn)?shù)變化方向。在IPS燒結(jié)區(qū)域ABCS．表示出此燒結(jié)機(jī)理的不同分階段Ⅰ：重排，Ⅱ：溶解-沉淀，Ⅲ：氣孔排除1/22/2024河南省精品課程——陶瓷工藝原理5.4.2液相燒結(jié)過(guò)程的致密化機(jī)理一、顆粒重排（ParticlesRe-arrangement）在LPS燒結(jié)過(guò)程中，顆粒間的液相膜起潤(rùn)滑作用。顆粒重排向減少氣孔的方向進(jìn)行，同時(shí)減小系統(tǒng)的表面自由能。當(dāng)坯體的密度增加時(shí)，由于周圍顆粒的緊密接觸，顆粒進(jìn)一步重排的阻力增加，直至形成緊密堆積結(jié)構(gòu)。1/22/2024河南省精品課程——陶瓷工藝原理二、溶解-沉淀（disolvation–precipitation）濃度(a)LPS燒結(jié)溶解-沉淀階段的兩晶粒接觸示意圖．物質(zhì)遷移的三個(gè)路徑，1：溶質(zhì)的外擴(kuò)散(□)，2和4：溶解物組分(○和△)向晶粒接觸區(qū)域流動(dòng)，以及3：在接觸區(qū)域的溶解-再沉淀。(b)三個(gè)組分液相所對(duì)應(yīng)濃度梯度作為r的函數(shù)，其中rc是接觸半徑，h是液相膜厚度1/22/2024河南省精品課程——陶瓷工藝原理三、氣孔排除在燒結(jié)中期，相互連續(xù)的氣孔通道開(kāi)始收縮，形成封閉的氣孔，根據(jù)材料體系的不同，密度范圍從0.9至0.95。實(shí)際上，LPS燒結(jié)比SSS燒結(jié)可以在較低的密度發(fā)生這種氣孔封閉。氣孔封閉后，LPS燒結(jié)進(jìn)入最后階段。封閉氣孔通常包含來(lái)源于燒結(jié)氣氛和液態(tài)蒸汽的氣體物質(zhì)。1/22/2024河南省精品課程——陶瓷工藝原理5.4.3晶粒生長(zhǎng)和粗化一般在大量液相中，球形顆粒的晶粒生長(zhǎng)由下式給出：式中，rs為在時(shí)間t時(shí)的晶粒平均半徑，為在時(shí)間為0時(shí)的晶粒平均半徑，k為晶粒生長(zhǎng)速率常數(shù)。半徑（或晶料尺寸）指數(shù)n取決于晶粒生長(zhǎng)機(jī)理；n＝3和n＝2分別為擴(kuò)散控制相界面反應(yīng)控制。

1/22/2024河南省精品課程——陶瓷工藝原理5.5特色燒結(jié)方法１）熱壓燒結(jié)２）熱等靜壓３）放電等離子體燒結(jié)４）微波燒結(jié)５）反應(yīng)燒結(jié)６）爆炸燒結(jié)1/22/2024河南省精品課程——陶瓷工藝原理5.5.1熱壓燒結(jié)熱壓燒結(jié)（hotpressing）是在燒結(jié)過(guò)程中同時(shí)對(duì)坯料施加壓力，加速了致密化的過(guò)程。所以熱壓燒結(jié)的溫度更低，燒結(jié)時(shí)間更短。熱壓技術(shù)已有70年歷史，最早用于碳化鎢和鎢粉致密件的制備?，F(xiàn)在已廣泛應(yīng)用于陶瓷、粉末冶金和復(fù)合材料的生產(chǎn)。1/22/2024河南省精品課程——陶瓷工藝原理一、熱壓燒結(jié)的優(yōu)點(diǎn)（1）所需的成型壓力僅為冷壓法的1/10（2）降低燒結(jié)溫度和縮短燒結(jié)時(shí)間，抑制了晶粒的長(zhǎng)大。（3）易得到具有良好機(jī)械性能、電學(xué)性能的產(chǎn)品。（4）能生產(chǎn)形狀較復(fù)雜、尺寸較精確的產(chǎn)品。熱壓法的缺點(diǎn)是生產(chǎn)率低、成本高。1/22/2024河南省精品課程——陶瓷工藝原理二、熱壓裝置和模具（a）電阻間熱式；（b）感應(yīng)間熱式；（c）電阻直熱式；（d）感應(yīng)直熱式1/22/2024河南省精品課程——陶瓷工藝原理三、熱壓燒結(jié)的驅(qū)動(dòng)力在熱壓燒結(jié)的初始階段，假設(shè)所有粉體都是規(guī)則的球形顆粒立方堆積在一起，則作用在顆粒接觸面積上的有效壓力為:

其中，a為顆粒半徑，x為頸部半徑，r為頸部曲率半徑。在燒結(jié)的最終階段，假設(shè)坯體中的氣孔成均勻分布狀況，則作用在顆粒接觸面積上的有效壓力為：其中ρ為坯體的相對(duì)密度。

1/22/2024河南省精品課程——陶瓷工藝原理四、熱壓燒結(jié)的致密化過(guò)程（1）微流動(dòng)階段（2）塑性流動(dòng)階段（3）擴(kuò)散階段1/22/2024河南省精品課程——陶瓷工藝原理五、熱壓燒結(jié)機(jī)理（1）塑性變形機(jī)理

其中σY為燒結(jié)材料的屈服應(yīng)力。（2）蠕變機(jī)理

其中，，σ0和n是和燒結(jié)材料有關(guān)的參數(shù)，其中n取值在3－8之間，f(ρ,geo)為燒結(jié)體致密度和顆粒幾何形狀的函數(shù)。，

1/22/2024河南省精品課程——陶瓷工藝原理（3）擴(kuò)散機(jī)理晶格擴(kuò)散：

晶界擴(kuò)散：

顆粒尺寸對(duì)擴(kuò)散機(jī)理作用的致密化速率的影響如下：1/22/2024河南省精品課程——陶瓷工藝原理5.5.2熱等靜壓熱等靜壓工藝（HotIsostaticPressing，簡(jiǎn)寫為HIP）是將粉末壓坯或裝入包套的粉料裝入高壓容器中，使粉料經(jīng)受高溫和均衡壓力的作用，被燒結(jié)成致密件。其基本原理是：以氣體作為壓力介質(zhì)，使材料（粉料、坯體或燒結(jié)體）在加熱過(guò)程中經(jīng)受各向均衡的壓力，借助高溫和高壓的共同作用促進(jìn)材料的致密化。目前，熱等靜壓技術(shù)的主要應(yīng)用有：金屬和陶瓷的固結(jié)，金剛石刀具的燒結(jié)，鑄件質(zhì)量的修復(fù)和改善，高性能磁性材料及靶材的致密化。1/22/2024河南省精品課程——陶瓷工藝原理（1）陶瓷材料的致密化可以在比無(wú)壓燒結(jié)或熱壓燒結(jié)低得多的溫度下完成，可以有效地抑制材料在高溫下發(fā)生很多不利的發(fā)應(yīng)或變化；（2）能夠在減少甚至無(wú)燒結(jié)添加劑的條件下，制備出微觀結(jié)構(gòu)均勻且?guī)缀醪缓瑲饪椎闹旅芴沾蔁Y(jié)體；（3）可以減少乃至消除燒結(jié)體中的剩余氣孔，愈合表面裂紋，從而提高陶瓷材料的密度、強(qiáng)度；（4）能夠精確控制產(chǎn)品的尺寸與形狀，而不必使用費(fèi)用高的金剛石切割加工，理想條件下產(chǎn)品無(wú)形狀改變。一、熱等靜壓的優(yōu)點(diǎn)1/22/2024河南省精品課程——陶瓷工藝原理二、熱等靜壓裝置1/22/2024河南省精品課程——陶瓷工藝原理三、熱等靜壓燒結(jié)工藝直接HIP工藝流程圖

后HIP工藝流程圖1/22/2024河南省精品課程——陶瓷工藝原理5.5.3放電等離子體燒結(jié)放電等離子體燒結(jié)工藝(SparkPlasmaSintering，簡(jiǎn)寫為SPS)是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種新型材料制備工藝方法。又被稱為脈沖電流燒結(jié)。該技術(shù)的主要特點(diǎn)是利用體加熱和表面活化，實(shí)現(xiàn)材料的超快速致密化燒結(jié)。

可廣泛用于磁性材料、梯度功能材料、納米陶瓷、纖維增強(qiáng)陶瓷和金屬間化合物等系列新型材料的燒結(jié)。1/22/2024河南省精品課程——陶瓷工藝原理一、放電等離子體燒結(jié)的優(yōu)點(diǎn)①燒結(jié)溫度低（比HP和HIP低200-300℃）、燒結(jié)時(shí)間短（只需3-10min，而HP和HIP需要120-300min）、單件能耗低；②燒結(jié)機(jī)理特殊，賦予材料新的結(jié)構(gòu)與性能；③燒結(jié)體密度高，晶粒細(xì)小，是一種近凈成形技術(shù)；④操作簡(jiǎn)單，不像熱等靜壓那樣需要十分熟練的操作人員和特別的模套技術(shù)。1/22/2024河南省精品課程——陶瓷工藝原理二、燒結(jié)裝置燒結(jié)系統(tǒng)大致由四個(gè)部分組成：真空燒結(jié)腔（圖中6），加壓系統(tǒng)（圖中3），測(cè)溫系統(tǒng)（圖中7）和控制反饋系統(tǒng)。圖中1示意石墨模具，2代表用于電流傳導(dǎo)的石墨板，4是石墨模具中的壓頭，5是燒結(jié)樣品。1/22/2024河南省精品課程——陶瓷工藝原理5.5.4微波燒結(jié)微波燒結(jié)（MicrowaveSintering）是利用微波具有的特殊波段與材料的基本細(xì)微結(jié)構(gòu)耦合而產(chǎn)生熱量，材料在電磁場(chǎng)中的介質(zhì)損耗使材料整體加熱至燒結(jié)溫度而實(shí)現(xiàn)致密化的方法。目前，微波燒結(jié)技術(shù)已經(jīng)被廣泛用于多種陶瓷復(fù)合材料的試驗(yàn)研究。1/22/2024河南省精品課程——陶瓷工藝原理一、微波燒結(jié)的優(yōu)點(diǎn)（1）微波與材料直接耦合導(dǎo)致整體加熱。（2）微波燒結(jié)升溫速度快，燒結(jié)時(shí)間短。（3）安全無(wú)污染。（4）能實(shí)現(xiàn)空間選擇性燒結(jié)。1/22/2024河南省精品課程——陶瓷工藝原理二、材料與微波場(chǎng)的作用類型材料與微波的作用方式示意圖1/22/2024河南省精品課程——陶瓷工藝原理三、微波燒結(jié)系統(tǒng)1/22/2024河南省精品課程——陶瓷工藝原理5KW,2.45GHz微波發(fā)生器紅外測(cè)溫裝置&控制冷卻水系統(tǒng)微波燒結(jié)陶瓷裝置示意圖保溫結(jié)構(gòu)多模諧振腔1/22/2024河南省精品課程——陶瓷工藝原理

四、微波燒結(jié)機(jī)理在絕熱環(huán)境下，當(dāng)忽略材料在加熱過(guò)程中的潛能（如反應(yīng)熱、相變熱等）變化時(shí)，單位體積材料在微波場(chǎng)作用下的升溫速率為：

式中f為微波工作頻率；ε’為材料介電損耗；ε0為空間介電常數(shù)；E為微波電場(chǎng)強(qiáng)度；Cp為材料熱容；ρ為材料密度。1/22/2024河南省精品課程——陶瓷工藝原理5.5.5反應(yīng)燒結(jié)反應(yīng)燒結(jié)（reaction-bondedsintering）是讓原料混合物發(fā)生固相反應(yīng)或原料混合物與外加氣（液）體發(fā)生圍—?dú)猓ㄒ海┓磻?yīng)，以合成材料，或者對(duì)反應(yīng)后的反應(yīng)體施加其它處理工藝以加工成所需材料的一種技術(shù)。反應(yīng)燒結(jié)的優(yōu)點(diǎn)：（1）反應(yīng)燒結(jié)時(shí)，質(zhì)量增加（2）燒結(jié)坯件不收縮，尺寸不變1/22/2024河南省精品課程——陶瓷工藝原理5.5.6爆炸燒結(jié)爆炸粉末燒結(jié)（explosionsintering）是利用炸藥爆轟產(chǎn)生的能量，以沖擊波的形式作用于金屬或非金屬粉末，在瞬態(tài)、高溫、高壓下發(fā)生燒結(jié)的一種材料加工或合成的新技術(shù)。優(yōu)點(diǎn)：（1）具備高壓性，可以燒結(jié)出近乎密實(shí)的材料；（2）具備快熔快冷性，有利于保持粉末的優(yōu)異特性；（3）可以使Si3N4，SiC

等非熱熔性陶瓷在無(wú)需添加燒結(jié)助劑的情況下發(fā)生燒結(jié)。

1/22/2024河南省精品課程——陶瓷工藝原理間接法爆炸燒結(jié)裝置（a.單面飛片；b.單活塞；c.雙活塞）1/22/2024河南省精品課程——陶瓷工藝原理直接法爆炸燒結(jié)裝置1/22/2024河南省精品課程——陶瓷工藝原理爆炸燒結(jié)機(jī)理

①顆粒的塑性變形以及顆粒問(wèn)的相互碰撞、孔隙塌縮、顆粒表層的破壞導(dǎo)致顆粒表面的沉熱和熔化：發(fā)生焊接。②顆粒的破碎、孔隙的填充、顆粒表面由于熱量的沉積而發(fā)生部分熔焊或固態(tài)擴(kuò)散結(jié)合。1/22/2024河南省精品課程——陶瓷工藝原理5.6燒結(jié)設(shè)備燒結(jié)是在熱工設(shè)備中進(jìn)行的，這里熱工設(shè)備指的是先進(jìn)陶瓷生產(chǎn)窯爐及其附屬設(shè)備。燒結(jié)陶瓷的窯爐類型很多，同一種制品可在不同類型的窯內(nèi)燒成，同一種窯也可燒結(jié)不同的制品。本節(jié)將介紹常用的間歇式窯爐、連續(xù)式窯和輔助設(shè)備，如：電爐、電隧道窯以及電發(fā)熱元件等。1/22/2024河南省精品課程——陶瓷工藝原理5.6.1間歇式窯爐按其功能新穎性可分為電爐、高溫倒焰窯、梭式窯和鐘罩窯。一、電爐電爐（electricfurnace）是電熱窯爐的總稱。一般是通過(guò)電熱元件把電能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽煞譃殡娮锠t、感應(yīng)爐、電弧爐等。1/22/2024河南省精品課程——陶瓷工藝原理

箱式電阻爐實(shí)物圖（a）和爐體結(jié)構(gòu)示意圖（b）

1/22/2024河南省精品課程——陶瓷工藝原理管式電阻爐實(shí)物圖（a）和爐體結(jié)構(gòu)示意圖（b）

1/22/2024河南省精品課程——陶瓷工藝原理電磁感應(yīng)加熱爐（magneticinductionheating）由于電磁感應(yīng)作用在導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流，而這種感應(yīng)電流因?yàn)閷?dǎo)體的電阻而產(chǎn)生熱能的一種電爐。它又可分為感應(yīng)熔煉爐和感應(yīng)加熱爐，常利用感應(yīng)爐研制氮化硅等。電弧感應(yīng)加熱爐（arcinductionheating）熱量主要由電弧產(chǎn)生的電加熱爐，用于人工合成云母、生產(chǎn)氧化鋁空心球及硅酸鋁耐火纖維優(yōu)質(zhì)保溫材料等。1/22/2024河南省精品課程——陶瓷工藝原理二、高溫倒焰窯（reverseflamekiln）倒焰窯工作流程1-窯室；2-燃燒室；3-灰坑；4-窯底吸火孔；5-支煙道；6-主煙道；7-擋火墻；8-窯墻；9-窯頂；10-噴火口1/22/2024河南省精品課程——陶瓷工藝原理三、梭式窯（drawerkiln）梭式窯結(jié)構(gòu)示意圖1-窯室；2-窯墻；3-窯頂；4-燒嘴；5-升降窯門；6-支煙道；7-窯車；8-軌道四、鐘罩窯（bellkiln）1/22/2024河南省精品課程——陶瓷工藝原理5.6.2連續(xù)式窯連續(xù)式窯爐的分類方法有多種，下面按制品的輸送方式可分為隧道窯、高溫推板窯和輥道窯。與傳統(tǒng)的間歇式窯相比較，連續(xù)式窯具有連續(xù)操作性，易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，大大地改善了勞動(dòng)條件和減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，降低了能耗等優(yōu)點(diǎn)。1/22/2024河南省精品課程——陶瓷工藝原理一、隧道窯（tunnelkiln）1/22/2024河南省精品課程——陶瓷工藝原理二、高溫推板窯椎扳式電熱隧道窯的通道由一個(gè)或數(shù)個(gè)隧道所組成，通道底由堅(jiān)固的耐火磚精確砌成滑道，制品裝在推板上由頂推機(jī)構(gòu)推入窯爐內(nèi)燒成。三、輥道窯（rollerkiln）輥道窯是電熱式隧道窯的一種，只是傳遞燒結(jié)樣品的傳遞系統(tǒng)不是傳統(tǒng)的窯車、推板，而是同步轉(zhuǎn)動(dòng)的陶瓷或金屬輥棒。每條輥?zhàn)釉诟G外傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的作用下不斷地轉(zhuǎn)動(dòng)；制品由隧道的預(yù)熱端放置在輥?zhàn)由?，在輥?zhàn)拥霓D(zhuǎn)動(dòng)作用下通過(guò)隧道的預(yù)熱帶、燒成帶和冷卻帶。1/22/2024河南省精品課程——陶瓷工藝原理5.6.3窯爐輔助設(shè)備發(fā)熱元件電爐按爐溫的高低可以分為低溫（工作溫度低于700℃）、中溫（工作溫度為700—1250℃）和高溫（工作溫度大于1250℃）三類。爐溫在1200℃以下，通常采用鎳鉻絲、鐵鉻鎢絲，爐溫