陶瓷坯體開裂

      從材料的力學(xué)性質(zhì)可知，只有當外力大于材料原子間的結(jié)合力時，材料才能斷裂。不同的材料，因組成不同，晶體結(jié)構(gòu)不同，以及鍵合方式不同，其原子間的結(jié)合力也就不同。關(guān)于材料的微觀機理的研究，已發(fā)展出一門新的學(xué)科——斷裂力學(xué)。本書僅簡要介紹陶瓷生產(chǎn)過程中，造成超過原子間結(jié)合力的因素。

    格里菲思(Griffith)認為：“實際材料中總是存在許多細小的裂紋或缺陷，在外力作用下，這些裂紋和缺陷附近易產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象，當應(yīng)力達到一定程度時，裂紋就開始擴展而導(dǎo)致斷裂”。形成這些裂紋或缺陷的原因主要是晶體微觀結(jié)構(gòu)中存在裂隙或坯體在干燥中由于熱應(yīng)力而形成裂紋及坯體成形、干燥運輸過程中因操作不慎而造成的機械損傷。

      總之，裂紋缺陷的成因很多，根據(jù)開裂的特征，分別介紹如下。

      一、坯裂

      特征是裂紋向內(nèi)縱深發(fā)展；裂透、坯釉同時開裂；或坯裂釉不裂，裂口面粗糙，不鋒利。造成坯裂的因素有：

      1、制品在成形、干燥、精坯、釉坯、挖取釉、運輸、吊缽、裝窯、裝車過程中，已因收縮不均勻、機械碰撞等原因，形成細小裂紋，在加工過程中未發(fā)現(xiàn)剔除，高溫時應(yīng)力釋放，則暴露出開裂，具有大同小異的特征。

      2、供成形的泥料或泥漿，未經(jīng)充分捏練和排泡、排氣、含有空氣和硬泥籽等，影響產(chǎn)品組織的均一性，形成薄弱環(huán)節(jié)。這種坯在干燥收縮和燒成收縮中，因收縮應(yīng)力加大，超過坯體的結(jié)合力而撕裂。

      3、塑性成形的產(chǎn)品，打泥餅入模過重，使泥料粒子排列改變，鼓入空氣于底部或投模入泥過早，構(gòu)成水分差等，都將造成底部泥料組織不均一。滾頭中心夾角不對或不對中心、尖部磨損等，會導(dǎo)致壓力不均勻；滾頭潤滑不好、坯泥粘性強等，會產(chǎn)生輕微卷泥，使坯體受傷。

      4、需刀修的產(chǎn)品，特別是濕修產(chǎn)品，因泥料是半干的，剛性不夠，結(jié)合力差，修邊、挖溝、剮底時，因刀子過鈍、用力過大、切削刀的前角過大、修削面過寬、吃刀過深，都將使坯體表現(xiàn)愛到機械損傷而產(chǎn)生微裂紋，于燒成收縮時擴大成開裂。

      5、接斗產(chǎn)品，因互相粘接的兩個部件及粘接泥的配方不同、成形方法不同、部件水分不同及坯料的密度、泥料粒子排列不同，特別是在粘接、加工、干燥過程中受應(yīng)力，燒成中因收縮不同，應(yīng)力釋放而開裂。

      二、驚裂

    俗稱冷炸，裂口光亮、鋒利，有坯、釉皆裂和釉裂坯不裂兩種(斑紋裂是特殊藝術(shù)效果)。

      1、坯釉皆裂。一般說，坯、釉皆裂者主要是冷卻制度不當，尤其是隧道窯快速冷卻，控制不當最容易出現(xiàn)驚裂缺陷。通常因高溫冷卻過快造成的裂紋，裂口較大；因中溫冷卻過快形成的裂紋，裂口較小，如發(fā)絲狀。其影響因素有：

      ① 隧道窯零壓位置前移，窯頭溫度偏低，冷卻帶溫度普遍降低或氣壓高、氣溫低和煙囪抽力大，使高溫冷卻的速度超過允許急冷溫度范圍的規(guī)定。

      ② 高火爐 最后一對爐溫偏低，使冷卻帶的蓄熱少，從而造成制品冷卻速度過快。

      ③ 隧道窯的急冷風(fēng)，風(fēng)壓高、風(fēng)量大，冷風(fēng)侵襲產(chǎn)品。

      ④ 中溫階段(700~450℃)冷卻過快，特別是含游離石英多的坯體，由于石英晶型的急速轉(zhuǎn)化，產(chǎn)生體積變化，因體積變化的應(yīng)力差而驚裂。

      ⑤ 裝窯過密，氣流不暢通，尤其大型、厚胎產(chǎn)品，因上下、內(nèi)外溫差而產(chǎn)生應(yīng)力。

      ⑥ 產(chǎn)品過燒，脆性加大，耐應(yīng)變能力差，冷卻稍有不當，就產(chǎn)生開裂。

      2、釉裂。釉面驚裂而坯不裂的原因是釉料膨脹系數(shù)大于坯料膨脹系數(shù)，使釉層受到拉應(yīng)力，當應(yīng)力超過釉層的允許強度和彈性限度時，釉層龜裂。影響釉驚裂的因素有：

      ① 原料配方或原料性質(zhì)、原料成分變動，使釉的膨脹系數(shù)增高。如釉中堿土金屬氧化物組分提高，釉層中玻璃與晶體混合物的結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的鍵強會降低甚至斷裂。它除導(dǎo)致膨脹系數(shù)提高外，還能提高釉的彈性模數(shù)，使其彈性變小，這使得補償坯釉之間接觸層中所產(chǎn)生的應(yīng)力以及對于機械作用所產(chǎn)生應(yīng)力的應(yīng)變能力也變小，這種釉就容易產(chǎn)生釉裂。

      ② 釉層過厚，加大了釉層的膨脹率，中間層就相對減小，不足以緩和坯釉之間因膨脹系數(shù)差異而出現(xiàn)的應(yīng)力，易出現(xiàn)釉裂。當然，過薄的釉層，對釉的光澤和光滑會產(chǎn)生不利的影響。

      ③ 釉料的粉碎程度過細、釉燒溫度過高、高溫時間過長，都將改變釉層的玻璃相和結(jié)晶微粒的組成，從而影響釉的膨脹系數(shù)和彈性模數(shù)。

      ④ 坯的膨脹系數(shù)和坯的吸水率大小，將直接影響釉的開裂。如生燒坯，在吸水、干燥的往復(fù)過程中，體積膨脹、收縮，造成和加速釉的龜裂，甚至坯釉均裂。

      ⑤ 釉的陳腐時間、懸浮性能；施釉時攪拌均勻與否；燒成時的氣氛濃度等工藝參數(shù)變化，都將或多或少影響釉的龜裂。