陶瓷造形与成形模拟题
《陶瓷造形与成形》模拟题
一．填空题
1.陶瓷常见的成型方法可塑成型、注浆成型、压制成型。
2.一般陶瓷生产的主要工艺流程：练土→成形→干燥→素烧→绘底稿→上釉→烧成→
完成配料→磨细→成型粉料→干燥→上釉→烧成。
3.坯体在烧成过程中的物理变化是体积收缩、气孔减少、致密度提高、强度增加、颜色改变。
4.古代陶瓷杯的造型分为高足杯、爵杯、鸽形杯双联杯、马蹄杯、铃铛杯、鸡缸杯、方斗杯、套杯。
5.陶瓷常见的成型方法是：可塑成型、注浆成型、压制成型。
6.试简述陶瓷三大原料名称硅质原料、粘土类原料、熔剂性原料及硅质原料在陶瓷生产中的作用是粘土类、石英类、长石类原料。
7.陶瓷可分为新型陶瓷与传统陶瓷两大类。
二．简答题
1.新型陶瓷制品的生产过程中的成形是指什么？
成形是将坯料制成具有一定形状和规格的坯体。成形技术与方法对陶瓷制品的性能具有重要意义，由于陶瓷制品品种繁多，性能要求、形状规格、大小厚薄不一，产量不同，所用坯料性能各异，因此采用的成形方法各种各样，应经综合分析后确定。
2.原始社会的陶器造型有哪些特点？
陶器的发明，标志着新石器时代或野蛮时代的开始，它成为人类日常生活中不可缺少的用具。原始社会的陶器造型，是以适用为主要目的，与工艺技术水平的不断变化相适应的。最早的造型，简单而又稚朴，随着技艺的提高，陶器造型的式样也逐渐繁复起来。
古籍中对不同形状，不同用途的陶器，有不同的称谓，如用作汲水或盛装的有壶、缶、盂等；用作烹食的有鼎、甄、釜、罐等；用作贮藏的有瓮、坛、罐、尊等；用作洗涤的有洗、盆、匜等。这些虽然是直接为日常生活用品，但我们的祖先在造型设计和制作时，很注意造型的审美功能。能够灵活的掌握各种线条的曲直变化，善于运用空间、虚实、疏密、繁简、强弱、质地和色彩等对比手法，就是器物上的某些附加物如耳、流口、足的处理，也能恰到好处地起到对称、均衡与稳定作用。原始社会的陶器造型，不但为随之出现的青铜器的造型所沿用，而且为日后大量出现的陶瓷器的造型所继承和发展。
3.新型陶瓷制品的生产过程中的后续加工是指什么？
陶瓷经成形、烧结后，还可根据需要进行后续精密加工，使之符合表面粗糙度、形状、尺寸等精度要求，如磨削加工、研磨与抛光、超声波加工、激光加工甚至切削加工等。切削加工是采用金刚石刀具在超高精度机床上进行的，目前在陶瓷加工中仅有少量应用。
4.陶瓷造型的名称及来源是什么？
根据陶瓷造型的基本样式，目前较多见的是器皿大概分为几大类：碗，盘，杯。碟，壶，瓶，罐，缸，坛，锅，盆，钵，盂，盒，洗，蛊等。
造型的名称来源大约有7个：①模仿自然界某种形状得名：冬瓜壶，玉米壶等；②造型样式受其他工艺造型的影响，或生活中某种器物的造型样式类似得名：棕式瓶等；③以造型样式形体变化的特点得名：六方瓶，扁瓶；④因造型构件特征得名：鸡头壶，蒜头壶；⑤造型本身特征不明显，用较固定的装饰纹内容命名：冰纹梅花罐；⑥根据容量大小，但造型样式没有大变化，仍用原由名称：四合壶；⑦有些造型是结合具体的使用要求而得名：奶杯，鱼盘。
三．论述题
1.新型陶瓷的中浇注成形是什么？请具体说明。
一、浇注成形
浇注成形：陶瓷原料粉体悬浮于水中制成料浆，然后注入模型内成形，坯体的形成主要有注浆成形（由模型吸水成坯）、凝胶注模成形（由凝胶原位固化）等方式。
（一）注浆成形
注浆成形是将陶瓷悬浮料浆注入多孔质模型内，借助模型的吸水能力将料浆中的水吸出，从而在模型内形成坯体。其工艺过程包括悬浮料浆制备、模型制备、料浆浇注、脱模取件、干燥等阶段。
1．悬浮料浆的制备这是注浆成形工艺的关键工序，注浆成形料浆是陶瓷原料粉体和水组成的悬浮液，为保证料浆的充型及成形性，利于得到形状完整、表面平滑光洁的坯体，减少成形时间和干燥收缩，减小坯体变形与开裂等缺陷，要求料浆具有良好的流动性、足够小的粘度（<1Pa·s）、尽可能少的含水量、弱的触变性（静止时粘度变化小）、良好的稳定性（悬浮性）及良好的渗透（水）性等性能。
新型陶瓷的原料粉体多为脊性料，必须采取一定措施，才能使料浆具有良好的流动性与悬浮性，单靠调节料浆水分是不可能的。
让料浆悬浮的方法一般有两种：
（1）控制料浆的pH值，如Al2O3料浆在pH值为3或12时，可获得较佳的流动性与悬浮能力；
（2）加入适当的有机聚合电解质作分散剂，可降低料浆含水量，提高料浆的流动性与悬浮性能。目前生产上采用加入0.3%～0.6%陶瓷粉体的质量分数的阿拉伯树胶、羧甲基纤维素、聚丙烯酸铵盐、聚甲基丙烯酸铵盐等调制料浆，再配合pH值控制，可降低料浆含水量（料浆中水的质量分数可低达20%～25%，甚至更低），且具有良好的流动性。
料浆通常采用湿法球磨或搅拌调制。最常用的注浆成形模型是石膏模，近年来也有用多孔塑料模的。
2．注浆方法有实心注浆和空心注浆两种基本方法。另外，为了强化注浆过程，铸造生产的压力铸造、真空铸造、离心铸造等工艺方法也被用于注浆成形，并形成了压力注浆、真空注浆与离心注浆等强化注浆方法。
（1）实心注浆如图5-28a所示，料浆注入模型后，料浆中的水分同时被模型的两个工作面吸收，注件在两模之间形成，没有多余料浆排出。坯体的外形与厚度由两模工作面构
成的型腔决定。当坯体较厚时，靠近工作面处坯层较致密，远离工作面的中心部分较疏松，坯体结构的均匀程度会受到一定影响。
（2）空心注浆如图5-28b所示，料浆注入模型后，由模型单面吸浆，当注件达到要求的厚度时，排出多余料浆而形成空心注件。坯体外形由模型工作面决定，坯体的厚度则取
（3）强化注浆在注浆过程中，人为地对料浆施加外力，以加速注浆过程进行，提高吸浆速度，使坯体致密度与强度得到提高。强化注浆法有真空注浆、离心注浆和压力注浆等。注浆成形适于制造大型厚胎、薄壁、形状复杂不规则的制品。其成形工艺简单，但劳动强度大，不易实现自动化，且坯体烧结后的密度较小，强度较差，收缩、变形较大，所得制品的外观尺寸精度较低，因此性能要求较高的陶瓷一般不采用此法生产。但随着分散剂的发展，均匀性好的高浓度低粘度浆料的获得，以及强力注浆的发展，注浆成形制品的性能与质量在不断提高。
（二）凝胶注模成形
凝胶注模成形：首先将陶瓷细粉加入含分散剂、有机高分子化学单体（如丙烯酰胺与双甲基丙烯酰胺）的水溶液中，调制成低粘度、高固相（陶瓷原料粉的体积分数通常达50%以上）含量的浓悬浮料浆，再将聚合固化引发剂（如过硫酸铵）加入料浆混合均匀，在料浆固化前将其注入无吸水性的模型内，在所加引发剂的作用下，料浆中的有机单体交联聚合成三维网状结构，使浓悬浮料浆在模型内原位固化成形。
2.新型陶瓷的中压制成形是什么？请具体说明。
压制成形是将经过造粒的粒状陶瓷粉料，装入模具内直接受压力而成形的方法。
（一）造粒
造粒即制备压制成形所用的坯料，它是在陶瓷原料细粉中加入一定量的塑化剂（如4%～6%的浓度为5%的聚乙烯醇水溶液，作用是使本无塑性的坯料具有可塑性），制成粒度较粗（约20目左右）、含一定水分、具有良好流动性的团粒，以利于陶瓷坯料的压制成形。
对于新型陶瓷用粉料的粒度，应是愈细愈好，但太细对成形性能不利。因为粉粒愈细，愈易团聚，流动性愈差，成形时不能均匀地填充模型，易产生空洞，导致坯体致密度不高。若形成团粒，则流动性好，装模方便，分布均匀，有利于提高坯件与烧结体的密度与均匀性。
造粒质量好坏直接影响成形坯体及烧结体的质量，所以造粒是压制成形工艺的关键工序。在各种造粒方法中，以喷雾干燥法造粒的质量最好，且适用于现代化大规模生产，目前已广为采用。
喷雾干燥造粒法：将混合有适量塑化剂的陶瓷原料粉体预先调制成浆料(方法同注浆成形浆料的调制)，再用喷雾器喷入造粒塔进行雾化和热风干燥，出来的粒子即为流动性较好的球状团粒。
（二）压制方法
压制方法主要有干压成形、等静压成形和热压烧结成形等。
1．干压成形将造粒制备的团粒(水的质量分数<6%)，松散装入模具内，在压机柱塞施加的外压力作用下，团粒产生移动、变形、粉碎而逐渐靠拢，所含气体同时被挤压排出，形成较致密的具有一定形状、尺寸的压坯，然后卸模脱出坯体。
干压成形有单向加压与双向加压两种方式。由于成形压力是通过松散粉粒的接触来传递的，在此过程中产生的压力损失会造成坯体内压力分布的不均匀。单向加压时，这种压力的不均匀分布更明显，而且坯体高度与直径之比愈大，压力分布愈不均匀。压力分布的不均匀，必然造成压坯内密度分布不均匀，压坯上方及近模壁处密度大，而下方近模壁处及中心部位的密度小，如图5-29a所示。双向加压方式是上下压头（柱塞）从两个方向向模套内加压，压力分布的不均匀程度减轻，故压坯密度相对较均匀，如图5-29b所示。不论是单向还是双向加压，如果对模具涂以润滑剂，提高粉粒的润滑性与流动性，压力分布的不均匀程度均会
为保证坯体质量，干压成形时需根据坯体形状、大小、壁厚及粉料流动性、含水量等情况，控制好成形压力（一般为40～100MPa）、加压速度与保压时间等工艺参数。
干压成形工艺特点：操作方便，生产周期短，效率高，易于实现自动化生产，适宜大批量生产形状简单（圆截面形、薄片状等）、尺寸较小（高度为0.3～60mm、直径5～50mm）的制品。由于坯体含水或其它有机物较少，因此坯体致密度较高，尺寸较精确，烧结收缩小，瓷件力学强度高。但干压成形坯体具有明显的各向异性，也不适于尺寸大、形状复杂制品的生产，且所需的设备、模具费用较高。
2.等静压成形是利用液体或气体介质均匀传递压力的性能，把陶瓷粒状粉料置于有弹性的软模中，使其受到液体或气体介质传递的均衡压力而被压实成形的一种新型压制成形方法。
等静压成形特点：坯体密度高且均匀，烧结收缩小，不易变形，制品强度高、质量好，适于形状复杂、较大且细长制品的制造。但等静压成形设备成本高。
等静压成形可分为冷等静压成形与热等静压成形两种。
(1)冷等静压成形在室温下，采用高压液体传递压力的等静压成形，根据使用模具不同又分为湿式等静压成形和干式等静压成形两种。
1）湿式等静压成形如图5-30a所示，将配好的粒状粉料装入塑料或橡胶做成的弹性模具内，密封后置于高压容器内，注入高压液体介质（压力通常在100MPa以上），此时模具与高压液体直接接触，压力传递至弹性模具对坯料加压成形，然后释放压力取出模具，并从模具中取出成形好的坯体。湿式等静压容器内可同时放入几个模具，压制不同形状坯体，该法生产效率不高，主要适用于成形多品种、形状较复杂、产量小和大型制品。
2）干式等静压成形在高压容器内封紧一个加压橡皮袋，加料后的模具送入橡皮袋中加压，压成后又从橡皮袋中退出脱模；也可将模具直接固定在容器橡皮袋中。此法的坯料添加和坯件取出都在干态下进行，模具也不与高压液体直接接触，如图5-30b所示。而且，干式
(2)热等静压成形在高温下，采用惰性气体代替液体作压力传递介质的等静压成形，是在冷等静压成形与热压烧结的工艺基础上发展起来的，又称热等静压烧结。它用金属箔代替橡胶膜，用惰性气体向密封容器内的粉末同时施加各向均匀的高压高温，使成形与烧结同时完成。与热压烧结相比，该法烧结制品致密均匀，但所用设备复杂，生产效率低、成本高。
3.热压烧结是将干燥粉料充填入石墨或氧化铝模型内，再从单轴方向边加压边加热，使成形与烧结同时完成，如图5-31所示。由于加热加压同时进行，陶瓷粉料处于热塑性状态，
有利于粉末颗粒的接触、流动等过程的进行，因而可减小成形压力，降低烧结温度，缩短烧结时间，且生产效率低。