【结构】细说陶瓷微观结构里的晶体

    细说陶瓷微观结构里的晶体

在陶瓷的微观结构里，其组成主要有晶体、玻璃相和气体。

一直以来，大家都认为晶体是陶瓷力学强度的来源，而玻璃相和气相都是无益于陶瓷力学性能的。在各类教材中，我们也能学到许多的物质在高温下发生的各项化学反应变化，都能生成各类晶相为主。那么，在实际过程中，是否如此呢？笔者不大认同。

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对于材料中出现的晶体而言，短时间内将晶体烧出来，笔者认为这是不现实的。

首先，我们从晶体材料合成路径来看，一般如果希望材料中出现某种具体晶体，其烧成周期都很长。如笔者所知，95瓷烧成周期就长达80~90小时。而莫来石、堇青石质耐火砖的烧成周期也是很长。

在日用瓷研究中，有讲莫来石是瓷器中的重要晶体，甚至k-al-si相图中专门对莫来石有所阐述，那是因为日用瓷有生成莫来石晶相的环境。大量的玻璃相含量，以及长时间的烧成时间，使得莫来石晶相在瓷化度高的日用瓷里很常见。

但在建陶，仅仅四十来分钟的时间，笔者认为在这个时间段内出现大量的新生晶体，是不现实的。如果在建陶中，出现大量晶体相，那也应该是原材料带入的晶相，比如叶蜡石、硅灰石等。

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晶体对材料的增强效果有多强？

据笔者所知，以同样的易熔钙-铝-硅系统，如果做成熔块，表面硬度只有四五点，而如果做成微晶材料使大量里面析出硅灰石和钙长石等，其硬度能高达七点之多。

玻璃在认知中，一般认为是脆性的。在以前的微晶石系列产品中，由于大量使用熔块，产品有“只能上墙，不能下地”的说法。

但笔者以为，在建陶坯体中，玻璃相的存在，对坯体的强度增加，居功至伟。在一些地区的生产案例中，往往出现这种情况，某些厂家，为了产量，将窑炉走的很快，别人烧40多分钟，他们30分钟就出砖。然后那些砖很容易坏。大家称之为没烧熟。

其实，对于绝大多数建陶产品而言，都是没烧熟状态。我们如果拿工具去观察，坯体断面大多暗哑无光没有润泽。四十分钟烧成和三十分钟烧成，以之前论述的晶体烧成特性而言，多十分钟对于烧成并无影响。但对于以多元低共熔形成的玻璃相而言，多十分钟的烧成时间（高分段可没有多出十分钟），玻璃相出现的概率就大得多了。一旦热辐射透过坯体表面到达内部，低共熔形成的玻璃相结点数量相对而言，就会多更多。

而这些多形成的玻璃相，就会以“胶水”的形式，将材料中的物料粘结在一起，从而使得坯体整体的强度得到提升。我们可以猜想，如果以微波烧成的方式，由于热可以很好地烧透表面和内部，四十分钟的烧成和三十分钟烧成的结局，很可能就差异不大了。

对于材料中的气泡而言，它的存在大小和数量，对于材料力学性能来说，都是破坏性的。这一点无论是日用瓷还是建陶，都是有共识的。因此，合理的设计粒度分布及材料均化状态，是很重要的。

在建陶的烧成过程中，由于其烧成时间非常短，确切地讲，建陶的烧制过程应该描述为烧结过程更为准确，因此，其分析不仅要从配方着手研究，更要从制备过程研究探讨，准确地定义配方和制备的影响因素。

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