温度差(梯度)引起水分子动能、水在毛细管内的表面张力以及空隙中空气压强的不等,导致水分子由高温处向低温处移动(热传导),度差(强度)使水分子从高湿处向低湿处移动(湿传导)。也就是说,热湿传导方向与温度梯度(热流方向)一致,面湿传导方向与湿度梯度相同。由此可见内扩散有两种形式,由于骨瓷坯体内部湿度梯度所引起的水分湿扩散和因温度梯度所引起的水分热扩散。要求尽可能使两个梯度的方向接近一致(由内及外)。骨瓷 等速阶段中,内扩散速度等于外扩散速度。因此,干燥速率取决于骨瓷表面汽化速度一外扩散速度。但由于骨瓷坯体发生收缩,颗粒相互靠拢,内扩散阻力增大导致内扩散速度下降,结果内扩散速度控制了干燥速率,干燥过程进人降速阶段,干燥速率逐渐减慢。在平衡阶段, 骨瓷坯体内自由水已全部排除,内扩散速度降为零,表面水分与外界介质达成动态平衡。骨瓷
影响内扩散的主要因素如下。
(1)组成骨瓷坯体物料的性质粗颗粒、瘠性物料含量多的骨瓷坯体其所存在的毛细管径粗、内扩散阻力小而利于内扩散速度的提高。骨瓷
(2)骨瓷坯体温度随温度升高,水的表面力虽有所减小,但黏度更显著下降,易于移动,扩散速度快。骨瓷
(3) 骨瓷坯体表面与内部的湿度差湿扩散的速度与湿度梯度成正比关系。
综上所述,干燥过程中水分的外扩散与内扩散过程表现了物质的传移,即传质过程,因该传质过程是在热能作用下进行的,所以干燥过程的本质是一个能量交换与物质转移的过程。
干燥过程中骨瓷坯体的收缩与变形开裂
未经干燥的骨瓷温坯内固体颗粒被水膜所分离隔开。在干燥过程中,随着自由水分的排除,水膜不断变形,颗粒逐渐靠拢,骨瓷坯体发生收缩,收缩量大约等于排的自由水的体积。当水膜厚度减薄到临界点状态--骨瓷坯体中各颗粒达到相互接触的程度,内扩散阻力增大,干燥速度及收缩速度发生急剧变化,收缩基本结束,转入降速干燥。继续干燥,开始排除相互接触的各颗粒间的孔隙水,发生微小收缩,直至与周围干燥介质所含水分达成平衡为止。骨瓷
骨瓷坯体收缩率的大小与所采用的黏土性能、骨瓷坯料组成、含水率以及加工工艺等因素有关。黏土的粒度越细,所吸附的水膜越厚,收缩率也就越大。高岭土、塑性黏土、胶体颗粒蒙脱石在干燥时发生的线收缩分别为3%~8%、6%~10%、10%~25%。在满足成形性能的前提下,增加瘠性原料或部分采用预烧脱水黏土,均能减少干燥收缩率。骨瓷
采用Na+作稀释剂时可促使黏土颗粒平行排列,含有Na+的黏土矿物的收缩率大于含Ca2+的黏土矿物。骨瓷
因泥料的颗粒具有取向性,空隙(或水分)也相应具有取向导致干燥收缩各向异性,如图5-6所示。骨瓷坯体内外层或各部位收缩率的差异产生内应力,当内应力大于塑性状态骨瓷坯体的屈服值时, 骨瓷坯体发生变形。内应力过大超过塑性状态骨瓷坯体的破坏点或超过其弹性状态强度时,导致骨瓷坯体开裂破坏。骨瓷 未完待续......