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陶瓷的燒成和燒結(jié)到底是什么關(guān)系？
發(fā)布時(shí)間：2024-09-24
在陶瓷業(yè)界，有兩個(gè)經(jīng)常使用到的名詞：燒成和燒結(jié)。在很多業(yè)者眼中，這兩個(gè)詞似乎沒有太大的區(qū)別，他們也常?；熘褂茫⒉惶貏e在意。不過，如果我們稍微留意，就會(huì)發(fā)現(xiàn)，在與普通陶瓷相關(guān)的資料中，往往“燒成”這個(gè)詞用得更普遍，而在與特種陶瓷相關(guān)的文獻(xiàn)里，“燒結(jié)”一詞出現(xiàn)的頻率則更高。這說明兩者之間其實(shí)是存在一定差別的。
那么，燒成和燒結(jié)到底是什么關(guān)系呢？它們的差別又在哪兒呢？
我們先看燒成。在陶瓷生產(chǎn)過程中一般都有幾個(gè)工序，比如粉體制備、成型，還有一個(gè)必不可少的，就是燒成。燒成就是將成型好的坯體放到窯爐之中高溫處理，最后經(jīng)過一系列物理化學(xué)變化后，最終成為陶瓷的過程。這個(gè)過程最大的特點(diǎn)，就是不可逆。粉沒配好，成型沒成功，都不是太大的事，大不了將泥坯搗碎重新再來一次。但燒成卻是一錘子買賣，陶瓷燒壞了就很難有機(jī)會(huì)再來一遍。因此，燒成也是陶瓷生產(chǎn)過程最關(guān)鍵的一步。
燒成的過程十分復(fù)雜。如果按教科書上長(zhǎng)石瓷燒成的例子，大概可以分為四個(gè)階段。一是室溫到300℃左右，這個(gè)階段主要是排除殘余水分。然后在300℃到950℃左右，則會(huì)發(fā)生一些氧化分解反應(yīng)，有些有機(jī)物會(huì)氧化，有些無(wú)機(jī)鹽會(huì)分解。與此同時(shí)，石英會(huì)發(fā)生一系列晶型轉(zhuǎn)變，可能還有少量低共熔的液相形成。溫度再往上升，直到最高溫度，屬于高溫階段。這時(shí)有某些氧化和分解反應(yīng)還在進(jìn)行，不過此時(shí)最重要的是會(huì)形成大量液相（在長(zhǎng)石瓷中液相最多能達(dá)到總量的50-60%），這些液相一方面會(huì)促使晶體發(fā)生重結(jié)晶而長(zhǎng)大，另一方面則會(huì)填滿坯體中的孔隙，讓晶?？繑n、粘結(jié)成一個(gè)整體。到此，坯體完成了整個(gè)瓷化的過程。最后是冷卻。這一階段坯體內(nèi)變化較少，但有時(shí)也會(huì)析出一個(gè)晶體。
再來看燒結(jié)。燒結(jié)是什么呢？按教科書的說法，燒結(jié)是指粉料成型后，在低于熔點(diǎn)溫度下加熱收縮，變成致密的塊狀材料的過程。這個(gè)過程中，坯體主要會(huì)發(fā)生兩方面的變化。一方面，粉料顆粒間的接觸面會(huì)不斷擴(kuò)大，逐漸形成晶界，而同時(shí)，坯體中空氣會(huì)不斷排出，氣孔率不斷下降；另一方面，隨著溫度的升高，坯體中的晶粒也會(huì)逐漸長(zhǎng)大。最后，當(dāng)氣體全部排出或差不多全部排出之后，就得到一塊密度很高、晶粒尺寸一定的陶瓷材料。
看到這兒，我們是不是會(huì)發(fā)現(xiàn)，和燒成相比，燒結(jié)過程的變化似乎特別簡(jiǎn)單？其實(shí)背后的原因也特別簡(jiǎn)單，因?yàn)闊Y(jié)只是燒成的一部分。從上面的介紹我們已經(jīng)看到，燒成時(shí)包括很多不同的過程。這些過程概括地說，主要有三種，一種是不同原料不同組分間的高溫固相化學(xué)反應(yīng)（脫水也可看成是一種固相反應(yīng)），另一種是某些原料自身的高低溫相變，還有一種就是燒結(jié)。
那為什么要將燒結(jié)從燒成中拎出來單獨(dú)討論呢？那是因?yàn)闊Y(jié)才是陶瓷燒成中最根本的一個(gè)過程，沒有燒結(jié)，那陶瓷就燒不出來?；蛘叻催^來說，固相反應(yīng)和相變?cè)跓沾傻倪^程中就屬于是“打醬油”的角色。而且更嚴(yán)格地說，這兩個(gè)“打醬油”在大多數(shù)情況下起不了什么好作用，只會(huì)讓燒成的過程變得更復(fù)雜。所以在生產(chǎn)性能要求更高的特種陶瓷時(shí)，人們一般會(huì)盡量想辦法避免這兩位“打醬油”的存在。比如對(duì)原料先進(jìn)行預(yù)燒，讓那些該反應(yīng)和相變的原料都統(tǒng)統(tǒng)先完成反應(yīng)和相變。這樣在燒成時(shí)就只有燒結(jié)過程，工藝控制更加精確和簡(jiǎn)單，免得有“打醬油”的在一旁礙手礙腳。（某些特殊的燒結(jié)過程除外，比如反應(yīng)燒結(jié)）
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