Технологические особенности художественного стиля в создании малой пластики

С повышением твёрдости фарфора интервал спекания «разница между температурами - оптимальной и начала спекания» несколько увеличивается.

Увеличение интервала спекания «что облегчает технологию обжига» при сохранении одного и того же состава фарфора может быть достигнут более тонким помолом кварца: происходит большее насыщение расплава кварцем и расплав становится более вязким. [5]

Интервал спекания может быть определён с помощью дилатометра. Этот метод позволяет сравнить кривые изменения линейных размеров образца по мере нагревания и судить о скорости и интенсивности спекания массы и ходе расплавления глазури.

Спекание керамической массы начинается при температуре действия твердофазных реакций 600-7000С.

Целесообразно разделить процесс спекания на три физико-химических этапа, определяющих главную особенность каждого из них.

1. Плавление легкоплавких твёрдых фаз;

2. Диффузионное растворение в расплаве других, более тугоплавких фаз;

3. Кристаллизация из расплава новых, более термодинамических устойчивых фаз.

Такое подразделение позволяет описать кинетику спекания фарфора тремя уравнениями.

Скорость расплавления зерна полевого шпата, имеющего размеры применительно к тонкокерамическому изделию 30-60 мкм, при температуре 12000С составляет около 30 минут.

Скорость диффузии в расплаве полевого шпата ионов алюминия из метакаолина, необходим для построения решетки вторичного муллита, описывается уравнением.

(7)

Если, примем радиус зерна полевого шпата равным 3,5 · 10-3 см,

- постоянная функция вероятности Больцмана, равная 1,4 · 10-16 эгр/град, равной 1,5 · 103 K , поверхностное натяжение примем по данным опыта равным 2,5· 102 дин/см, вектор Бюргерса B примем по аналогии с другими кристаллическими решетками равным 8·10-8 см, размеры ?? в полевом шпате около 10-4см, атомный объем, равный 10-23 см, D-коэффициент диффузии по Кингери, для случая самодиффузии иона алюминия на окиси алюминия около 10-13см2 ·с, то скорость диффузии иона алюминия в полевошпатовом расплаве будет около 20 мин.

Третий этап- кристаллизация муллита из расплава-описывается уравнением первого порядка формальной кинетики

(8)

Приняв концентрацию глинозёма в фарфоровой массе равной 25 % и константу реакции, равной 0,121, имеем

(9)

Где x - степень перехода глинозема в состав муллита.

Тогда для 10% глинозема массы, входящего в состав 15% муллита в фарфоре, a при x =0,1z'''=0,8ч.

Пользуясь опытными данными, можно приближённо оценить общую длительность спекания фарфора, исходя из кинетики протекающих в фарфоровой массе отмеченных выше процессов.

Расплавление полевого шпата продолжается 0,5 ч, диффузия ионов алюминия- 0,3 ч, кристаллизация вторичного муллита-0,8 ч.

Прочность фарфоровой массы по мере спекания возрастает до некоторого предела, определяемого оптимальной температурой обжига, после чего прочность снижается вследствие наступающего пережога, характеризуемого появлением неравномерной и крупной пористости черепка и изменением его фазового состава в сторону повышения содержания стекловидной фазы и уменьшения содержания муллита. На рисунке 9 приведены кривые, свидетельствующие об антибатном характере роста прочности при изгибе и снижении пористости для фарфоровых масс на кондиционном сырье 1 и 2, на рядовом сырье 3 и 4 и на гусевском камне 5 и 6. Влияние пористости ( в пределах 5-30% объёмных ) на снижение прочности керамики характеризуется уменьшением прочности на 3,5-4% при увеличении пористости на 1%.

Белизна фарфорового изделия характеризуется интенсивностью рассеяния ораженного света по сравнению с белизной поверхности свежеосаждённого сульфата бария, определяемой с помощью фотометра.

Степень белизны фарфора изменяется с повышением температуры обжига своеобразно: примерно при температуре 12500С и выше белизна снижается вследствие спекания массы и уменьшения пористости, достигает некоторого минимума при 68-72% и затем повышается благодаря развитию мулитовой фазы при условии её мелкой кристалличности до 70-75% при температуре 1400-14200С, после чего начинает снова сесколько снижатся вследствие пережога, с чем связано увеличение количества стеклофазы и уменьшение частично растворяющейся муллитовой фазы.

Просвечиваемость фарфора как отношение количества проходящего света к количеству падающего растёт не линейно при повышении температуры обжига вследствие увеличения количества стекловидной фазы и уменьшения количества растворяющегося кварца. Просвечиваемость повышается с увеличением зерен муллита. Тонкий помол кварца также благоприятствует увеличению просвечиваемости. [5]

При охлаждении обожженного изделия большое значение имеет точка перехода стеклофазы фарфора из расплавленного пластичного в твердое упругое состояние и точка отверждения глазури. Эта точка соответствует Tд в обычном стекле. Чем больше содержание кремнезема и глинозёма в стеклофазе фарфора, тем точка перехода ближе к температуре 6000С.

Температуре перехода стеклофазы в твердое состояние соответствует точка отверждения глазури на фарфоре. У глазурей мягкого фарфора эта точка лежит в интервале температур 570-5300С. Поэтому рекомендуется замедлять скорость охлаждения в этих интервалах во избежание появления значительных термических напряжений между черепом и глазурью.

Знание точки перехода важно в технологическом отношении потому, что от температуры конечной выдержки до этой точки интенсивность охлаждения может быть весьма значительной, так как возникающие термические напряжения погашаются пластической деформацией стеклофазы.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Первый этап охлаждения до температуры 1000 0 С следует проводить максимально быстро, поддерживая безокислительную газовую среду в печи.

После отверждения стеклофазы фарфора возникает напряжение как следствие разных значений коэффициентов б термического расширения и модулей упругости Е кристаллических фаз и стекла. Величина этих напряжений относительно невелика, составляя по расчёту теории сопротивления материалов 2,9-3,9МПа , 29-39 кгс/см2 . Напряжения могут быть значительно большими при реакциях изоморфных превращений б>в - кварц при температуре 5730С, б>в- кристобалит в интервале температур 230-1750С, сопровождаемых изменением объёма: первого около 2 %, второго-около 5 %.

Так как количество реликтов кварца в фарфоре в 8-10 раз больше кристобалита, то изменения модуля упругости Е к. т.р. фарфора прослеживаются вполне отчетливо при температурах инверсии кварца и обычно не наблюдается при дилятметрических измерениях для реакции б>в - кристобалит.

В кристобалитовом фарфоре « с 44% кристобалита» кристобалитовая инверсия на дилятометрической кривой хорошо видна.

Можно оценить величину возникающих напряжений при температурах 550-6000С, применив уравнение из общей теории сопративления материалов.

Практически инверсия б>в- кварца в фарфоре при его охлаждении не сопроваждается двухпроцентным изменением объёма кварцевых зерен ввиду сильного растрескивания зерен и наличия вокруг них каемок реакционного взаимодействия, играющих, по-видимому, роль буфера, смягчающего действия напряжений. Напряжения, возникающие в фарфоре в связи с этими реакциями, требуют некоторого замедления скорости охлаждения, что находит отражение в режимной кривой охлаждения. [4]

Важнейшей особенностью режима обжига фарфорового изделия со спекшейся структурой является необходимость удаления летучих из массы до закрытия капилляров. Для этого процесс обжига четко разделяется на периоды с различными параметрами состава газов, температуры и скорости нагревания.

Температура первого обжига фарфора в зависимости от его продолжительности и состава массы находится в пределах от 800-10000С.

Цвет обжигаемого полуфабриката в конечный период нагревания изменяется от темно-розового до белого со слабым розовым оттенком.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Скульптурное изделие мягкого фарфора подвергают однократному обжигу при максимальной температуре 1280 0 С и средней продолжительности цикла в туннельной электропечи 8-9 часов.

Окислительную среду при обжиге фарфора поддерживают до температуры не ниже 900 0С. Чем ниже температура спекания массы, выше содержание в ней органических веществ и больше перепад температур в садке, тем продолжительнее должен быть период первой «промежуточной» выдержки. Поздняя спекаемость массы является существенным фактором, предотвращающим появление огневых дефектов и способствующим получению плотного бесцветного фарфора благодаря полному выгоранию из массы органических веществ и выделению остатков конституционной воды и других летучих.

Во избежание увеличения объёма выделяющихся из массы газов и возникновения на глазури пузырей и наколов переход окиси железа в закисную форму и разложение сульфатов осуществляется в восстановительной печной среде.

При повышении температуры фарфоровой массы с 600до 9500С предел прочности при изгибе увеличивается в 2,5 раза. Одновременно повышаются сопротивление резким изменениям температуры и неразмокаемость при глазуровании, а также уменьшается образование прыщей и пятнистости при втором обжиге.

Вид глазури спекшихся изделий частично зависит от степени дегидратации и дегазации в частности, обезуглероживания изделия при первом обжиге полуфабриката. Чем меньше количество паров и газов проходит через слой глазури, тем в меньшей степени образуются наколы и пузыри в политом обжиге.

Таблица 10 - Причины возникновения дефектов при обжиге фарфорового изделия