河南工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院  侯永改

　　陶瓷結(jié)合劑磨具具有強度較高，耐熱性能好，切削鋒利，磨削效率高，磨削過程中不易發(fā)熱和堵塞，熱膨脹量小，易控制加工精度，且容易修整等特點。

　　陶瓷結(jié)合劑磨具一般用于粗磨、半精磨、精磨及某些產(chǎn)品的拋光，接觸面積較大的成型磨削，超硬磨料燒結(jié)體的磨削等。陶瓷結(jié)合劑磨具廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造行業(yè)，許多重要的機(jī)器零件都要進(jìn)行磨加工。如噴汽發(fā)動機(jī)，水壓汽輪機(jī)，一般用螺旋漿，軸承部件等。在這些零件的加工中陶瓷結(jié)合劑磨具都發(fā)揮了很好的作用。

　　陶瓷磨具產(chǎn)量比較大，從過去到現(xiàn)在，陶瓷磨具在磨具總的構(gòu)成中一直占主要地位，盡管隨著結(jié)合劑材料種類的不斷發(fā)展和磨具種類的擴(kuò)大，陶瓷磨具產(chǎn)量在磨具總產(chǎn)量中呈下降趨勢，但仍占有較大比例。因此，有必要對陶瓷結(jié)合劑磨具進(jìn)行進(jìn)一步的研究，比如降低燒成溫度以節(jié)約能源，改善磨具的結(jié)構(gòu)與性能等。

　　一．低溫?zé)商沾山Y(jié)合劑磨具的優(yōu)勢

　　1．低溫?zé)珊x

　　就這個問題我從多方面進(jìn)行了查找,沒有一個確定的答案,下面有幾個方面的例子:

　　通過配方調(diào)整使工業(yè)硬瓷的燒成溫度從1400℃降低到1300℃是低溫?zé)桑蝗沼糜泄琴|(zhì)瓷外觀的陶瓷的燒成溫度從約1200℃降低到1050～1080℃是低溫?zé)桑还に囂沾蔁蓽囟纫呀?jīng)達(dá)到850～900℃的低溫；低溫?zé)伞⒌团蛎浶蕴沾捎粤峡稍?00～1000℃的低溫范圍燒成，并具有低的膨脹系數(shù)（熱膨脹系數(shù)α≤6.0×10^－6／℃）。

　　所以一般說來，凡燒成溫度有較大幅度降低（60~100℃）且產(chǎn)品性能與通常燒成產(chǎn)品性能相近的燒成方法可稱為低溫?zé)伞?/p>

　　對我們陶瓷磨具來說燒成溫度從約1250℃降低到1150℃、1050℃也是低溫?zé)桑藗兞?xí)慣上把燒成溫度在1000℃以上稱為高溫?zé)桑?000℃以下稱為低溫?zé)伞?/p>

　　2．低溫?zé)墒翘沾赡ゾ邇?yōu)勢與不足

　　為什么要進(jìn)行低溫?zé)赡兀康蜏責(zé)墒翘沾赡ゾ叩闹饕腥缦聝?yōu)點：

　　（1）節(jié)約能源，降低燒成燃料成本  陶瓷磨具生產(chǎn)中燃料費用占生產(chǎn)成本的比例很大，一般在30%以上。據(jù)有關(guān)資料介紹，燒成溫度1050℃以下消耗的熱能量約相當(dāng)于1050～1320℃之間消耗的熱能量，這就是說高溫下單位溫升所消耗的熱能量比低溫下的要高的多，在高溫下每降低100℃，節(jié)能約1／6。

　　同時，低溫?zé)蛇€可以縮短燒成時間，利于實現(xiàn)快速燒成，對于節(jié)約能源具有顯著效果。當(dāng)在同一隧道窯內(nèi)燒成陶瓷磨具時，根據(jù)熱平衡計算，單位產(chǎn)品的熱量消耗量Q為：

　　式中：t—燒成時間，h；

     　　 N—窯內(nèi)容車數(shù)，輛；

　　　　　K，A—常數(shù)。

　　從上式可知，單位制品的熱耗與燒成時間呈直線關(guān)系，燒成時間每縮短10%，產(chǎn)量可增加10%，單位熱耗可降低4%，快速燒成既可以節(jié)約燃料，又可以提高產(chǎn)量，使生產(chǎn)成本大幅度降低。

　　（2）充分利用原料資源  低溫?zé)傻钠胀ㄌ沾赡ゾ撸渑浞浇M成中一般都應(yīng)含有較多的熔劑成分。我國地方性原料含量比較豐富，這些地方性原料或低質(zhì)原料（如瓷土尾礦、低質(zhì)滑石等）及某些可以新開發(fā)的原料（如硅灰石、透輝石、霞石正長巖、含鋰礦物原料等）往往含有較多的低熔點成分，來源豐富，價格低廉，很適合制作低溫陶瓷磨具坯料，或者快速燒成陶瓷磨具坯料。因此，低溫?zé)赡艹浞掷迷腺Y源，并且能促進(jìn)新型陶瓷磨具原料的開發(fā)利用。

　　（3）提高窯爐與窯具的使用壽命  陶瓷磨具產(chǎn)品的燒成溫度在很大幅度的降低后，可以減少匣缽的破損和高溫荷重變形。對于砌窯材料的材質(zhì)要求也可降低，減少了建窯費用，同時還可以增加窯爐的使用壽命，延長檢修周期。在匣缽和耐火棚架支撐產(chǎn)品的材質(zhì)方面也可降低性能要求，延長其使用壽命。

　　（4）縮短生產(chǎn)周期，提高生產(chǎn)效率  低溫?zé)沙斯?jié)能和提高產(chǎn)量外，還可以大大地縮短生產(chǎn)周期和顯著地提高生產(chǎn)效率。通常的陶瓷磨具僅燒成一道工序就占50~70h，而采用低溫?zé)蓵r，總的燒成時間不足20h，當(dāng)其它工序不變時，僅采用快速燒成就可以大大縮短生產(chǎn)周期。

　　（5）提高磨具的外觀和內(nèi)在質(zhì)量，減少燒成廢品。

　　低溫?zé)蓵r，白剛玉、碳化硅磨具不會出現(xiàn)發(fā)紅、鐵斑等現(xiàn)象，碳化硅磨具也不易產(chǎn)生“黑心”，有利于磨具的商品化。

　　陶瓷磨具大都采用1250~1300℃左右的高溫?zé)伞６覍iC磨具來說，高溫?zé)筛哂捕炔糠秩菀桩a(chǎn)生“黑心”。為避免“黑心”產(chǎn)生常采用酸堿比較大的燒結(jié)結(jié)合劑，這時為達(dá)到磨具所要求的高硬度，必須引入大量的結(jié)合劑，這又將導(dǎo)致磨具組織緊密，磨具磨削時粉塵大，磨削性能不好。低溫?zé)蛇€可以防止SiC磨粒中鐵從FeC₃中分解出來，還可以減輕SiC磨粒地分解，從而防止SiC磨具的發(fā)紅和黑心現(xiàn)象，提高SiC磨具內(nèi)在及外觀質(zhì)量。

　　（6）可防止磨料性能因高溫作用而產(chǎn)生的性能劣化

　　① SG及新型聚晶燒結(jié)剛玉磨料

　　SG磨料，采用引晶凝膠燒結(jié)工藝生產(chǎn)而成，是帶有革命性的新一代氧化鋁磨料，具有比普通白剛玉小幾千倍的晶粒尺寸，一個粒度為60目的SG磨粒內(nèi)實際上有幾百萬個微粒，其破碎時為沿晶界碎裂，能持續(xù)不斷地露出新切削刃保持銳利的切削狀態(tài)。磨粒強度高, 有微破碎性能。具有硬度高，韌性好，鋒利度強等優(yōu)點，與普通剛玉磨料相比，SG具有磨耗比高，保行性強，工件表面加工質(zhì)量好，砂輪修整量少，磨削效率高等優(yōu)勢性。因此，日本專家增預(yù)測未來普通氧化鋁磨料將逐漸消失，市場銷售的三分之二將被CBN磨料取代，另外三分之一被SG磨料取代。SG砂輪特別適應(yīng)于航空航天用合金、淬火剛、工具鋼、硬鉻、硬鑄鐵等的磨削。因SG磨料價格較貴，通常SG可以根據(jù)不同場合的磨削要求，以一定比例同白剛玉（或其他剛玉磨料）進(jìn)行混合制成砂輪，已達(dá)到磨削效果和砂輪成本的最佳組合。在磨削難磨材料和要求高磨削效率及高精度的場合,具有優(yōu)異的特性, 同時可以大大減少砂輪的修整量,延長砂輪的使用壽命。

　　新型聚晶燒結(jié)剛玉磨料與SG磨料一樣，同屬于陶瓷剛玉燒結(jié)磨料多晶體，不同的是它能在較小磨削力情況下產(chǎn)生較好的自銳性（如低速研磨盤），當(dāng)磨料受到磨削力作用時，它的鈍化部分會沿著晶面分解，新的鋒口隨即出現(xiàn)并參與到切削作用中，自銳性的功效得以體現(xiàn)。

　　這一類的細(xì)晶磨料均為在低溫?zé)Y(jié)而成，在磨具高溫下燒成時，受高溫作用會促使晶粒長大而破壞其原有微晶結(jié)構(gòu)和性能。為充分發(fā)揮其性能, 開發(fā)了專用的高效低溫結(jié)合劑，使磨具的燒成溫度最好在1000℃以下。

　　②特細(xì)粒度及有特殊性能要求的的磨具，

　　如用于汽車減振器、紡織機(jī)械、軸承等行業(yè)加工的超精磨石，其磨料粒度在W2.5～W28之間，由于粒度特細(xì)，在高溫下的分解氧化及反應(yīng)能力都比較強。為減輕其分解氧化程度，也使磨具滿足超精低溫加工要求，最好采用低溫結(jié)合劑。

　　③超硬材料陶瓷磨具

　　超硬材料陶瓷磨具（vitrified bond superabrasive tools），是用陶瓷結(jié)合劑將超硬磨料粘結(jié)成一定的形狀，用于磨削、研磨和拋光作用的一類高性能磨加工工具。其中，超硬磨料主要是指金剛石和立方氮化硼（CBN），它們是目前已知材料中最硬的材料，幾乎可以用于磨削加工各種材料。陶瓷結(jié)合劑具有耐熱、耐油、耐水、耐酸堿性好等優(yōu)點。因此超硬材料陶瓷磨具具有磨削能力強，磨具磨損小；適應(yīng)多種冷卻液下磨削；磨具形狀保持性好，磨削精度高；磨具中有較多的氣孔，有利于冷卻和排屑，磨削時不易堵塞，不易燒傷工件；磨具有較好的自銳性，修整間隔較長，比其它結(jié)合劑磨具更容易修整。

　　超硬材料陶瓷磨具適合數(shù)控磨床和自動化生產(chǎn)線上的各種特種磨床磨削加工要求，能夠很好地滿足難加工材料和一般材料的高精磨削和高效磨削需要，特別是普通磨料難以加工的材料，超硬材料陶瓷磨具有極其突出的優(yōu)點。例如，用金剛石陶瓷磨具加工硬質(zhì)合金、工程陶瓷、光學(xué)玻璃、半導(dǎo)體材料、石材、混凝土等非金屬材料。用陶瓷結(jié)合劑立方氮化硼磨具加工工具鋼、模具鋼、不銹鋼、耐熱合金、耐磨鋼、高釩高速鋼、淬硬鋼等黑色金屬，能夠獲得滿意的加工效果；如在加工9Cr18合金鋼襯套內(nèi)孔、Cr4Mo4V、W9Cr4 V2 Mo高溫軸承鋼套圈、高溫高速鋼刀具等磨削方面取得了良好的加工效果；在磨削加工滾珠絲杠、導(dǎo)軌、齒輪、軸承、曲軸、凸輪軸、鈦合金等方面，陶瓷結(jié)合劑CBN磨具具有優(yōu)異的特性。

　　金剛石在純氧中700～800℃可燃燒，在空氣中不斷加熱至850～1000℃時即可燃燒。人造金剛石在大氣條件下氧化溫度約740～838℃之間。在惰性氣體及約1700℃高溫下，將全部石墨化。金剛石的氧化主要取決于晶體的完整程度，結(jié)晶完整的人造金剛石晶體氧化溫度高，非完整晶體氧化溫度低。立方氮化硼的熱穩(wěn)定性比金剛石要高一些，約在1200℃左右，結(jié)晶不完全，有缺陷的磨粒，耐熱性能更差。為避免超硬磨料的氧化與石墨化，避免磨料性能的劣化，超硬磨料陶瓷磨具必須使用低溫陶瓷結(jié)合劑在較低的燒成溫度下制造。

　　目前國內(nèi)外超硬磨料陶瓷磨具大多采用1000℃以下低溫?zé)伞BN磨具多采用900℃以下低溫?zé)桑饎偸ゾ叨嗖捎?00℃以下低溫?zé)伞！?/p>

　　低溫?zé)商沾赡ゾ呱a(chǎn)中容易產(chǎn)生的一些問題：其一是低溫?zé)墒褂玫牡腿劢Y(jié)合劑由于引入較多的低熔物，如固體水玻璃，窗玻璃等瘠性物，粘土的含量相對減少，磨具坯體的強度差；其二是磨具強度、硬度不易控制，不易生產(chǎn)高硬度的磨具；另外還有棕剛玉磨具的色澤問題。

　　現(xiàn)在有很多新型粘結(jié)濕潤劑，有比較好的粘結(jié)濕潤能力，完全可以滿足成型料的性能及坯體濕干強度要求；對于低溫?zé)勺貏傆竦纳珴桑梢酝ㄟ^磨料的改性及磨具的著色達(dá)到其高溫?zé)傻耐庥^色澤。

　　下面主要談?wù)勌岣吣ゾ叱善窂姸扰c硬度的問題。

　　二．改善低溫?zé)商沾山Y(jié)合劑磨具強度、硬度的途徑

　　砂輪由磨料、結(jié)合劑和氣孔三部分組成，要改善磨具的強度與硬度，也只有從這三方面進(jìn)手。低溫?zé)商沾山Y(jié)合劑磨具的研究也是從這一點著手的。

　　1．影響低溫?zé)商沾赡ゾ邚姸鹊囊蛩?/p>

　　強度尤其是抗拉強度是影響陶瓷砂輪使用的關(guān)鍵性因素。若強度不夠，砂輪在磨削加工時易產(chǎn)生迥轉(zhuǎn)破裂現(xiàn)象，這將對人身及設(shè)備造成危害。

　　砂輪的強度與磨料的種類、所用的結(jié)合劑種類及性能、磨具的硬度、組織、密度、混料以及熱處理工藝，磨具形狀、砂輪外徑與孔徑之比等因素有關(guān)。

　　陶瓷結(jié)合劑是陶瓷砂輪的主要組成部分，直接影響到砂輪的強度等多項性能，如果結(jié)合劑的強度不夠，就不可能生產(chǎn)出高強度的陶瓷砂輪。

　　①成份對結(jié)合劑強度的影響

　　理論上，陶瓷結(jié)合劑在完全玻化狀態(tài)時，CaO、BaO、B₂O₃(含量在15％以下)、Al₂O₃、ZnO等對強度的提高作用較大，MgO、Fe₂O₃等對抗拉強度的影響不大。各氧化物對玻璃抗拉強度的提高作用次序為：

    CaO＞B₂O₃＞BaO＞A1₂O₃＞PbO＞K₂O＞Na₂O

　　使用上面的規(guī)律，結(jié)合劑的相態(tài)要以玻璃相為主，且組成要符合玻璃形成理論。實踐證明，當(dāng)CaO以晶態(tài)存在時，會破壞結(jié)合劑物相的均勻性，反而會降低結(jié)合劑的強度。

　　采用粘土—長石—硼玻璃系統(tǒng)(即Al₂O₃-SiO₂-R₂O-B₂O₃系統(tǒng))為基準(zhǔn)陶瓷結(jié)合劑。該系統(tǒng)中由于引入了硼玻璃，其耐火度比較低，可以降低結(jié)合劑的耐火度，同時由于在結(jié)合劑中引入B₂O₃，在R₂O/B₂O₃摩爾比接近于1時，B₂O₃中的B將由三價轉(zhuǎn)化為四價，從而使B₂O₃由[BO₃]三角形結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為[BO₄]四面體結(jié)構(gòu)，[BO₄]四面體與[SiO₄]四面體聯(lián)結(jié)為三度空間的玻璃網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，有利于提高陶瓷結(jié)合劑的強度。但是如果結(jié)合劑中引入的堿性物質(zhì)過多或過少時，使R₂O/B₂O₃摩爾比過大或過小，結(jié)合劑的強度都會下降。結(jié)合劑中R₂O/B₂O₃摩爾比在1~1.4之間，坯體的強度約為15 MPa。結(jié)合劑中起催熔作用的各種成份中，加入適量的Li₂O或PbO代替Na₂O能明顯提高結(jié)合劑的強度。Li₂O加入量在2~3%，PbO加入在3~5%時效果較好。這是由于PbO·2B₂O₃在熔體中的結(jié)構(gòu)與晶體中的不相同，因此制品在冷卻過程中不容易產(chǎn)生析晶現(xiàn)象,使結(jié)合劑大部分成為均勻的玻璃相，從而使其強度提高。且Li₂O和PbO均有較強的助熔作用，有利于結(jié)合劑在燒成溫度下熔融，增大了結(jié)合劑的反應(yīng)能力和濕潤性，從而增大了燒后制品中結(jié)合劑的強度。

　　②添加劑對陶瓷結(jié)合劑強度的影響

　　在一定粘土、長石、硼玻璃配比的結(jié)合劑中，加入不同的添加劑如鋁氧粉、石英粉及滑石等對結(jié)合劑的強度將產(chǎn)生不同的影響。鋁氧粉的加入，增加結(jié)合劑的高溫粘度，促進(jìn)結(jié)合劑生成高鋁硅酸鹽玻璃,因此能提高結(jié)合劑的強度。但是加入量過多且粒度較粗時，會提高結(jié)合劑的耐火度，一般結(jié)合劑中Al2O3的含量每增加1%耐火度提高約20℃左右，這會影響結(jié)合劑的強度。少量細(xì)粒鋁氧粉的加入，強度提高比較明顯。細(xì)粒石英粉的加入,提高結(jié)合劑的高溫粘度，提高結(jié)合劑的耐火度，當(dāng)SiO2轉(zhuǎn)化為[SiO4]時才有利于提高強度，這時需要有足夠的自由氧提供。因此在結(jié)合劑配比一定時，加入1~2%石英粉可以略為提高低溫?zé)商沾山Y(jié)合劑的強度，超過3%時還會使強度下降。

　　少量的添加物還可以促使結(jié)合劑在磨具的燒成過程中產(chǎn)生細(xì)小均勻的微晶體，這對提高磨具的強度和硬度，延長磨具的使用壽命非常有利。

　　③結(jié)合劑其它性能對陶瓷結(jié)合劑強度的影響

　　用于低溫?zé)傻奶沾山Y(jié)合劑由于采用大量不同的催熔原料導(dǎo)致結(jié)合劑的流動性不同，流動性過大過小都不利于提高結(jié)合劑的強度，試驗測試表明，當(dāng)結(jié)合劑的流動在80％~140%時，結(jié)合劑的強度比較高。在同樣燒成溫度下，結(jié)合劑耐火度不同，對強度的影響也不同，耐火度低有利于生成液相，使冷卻后的結(jié)合劑相均勻，從而提高陶瓷結(jié)合劑的強度，但是若耐火度過低，燒成溫度下易出現(xiàn)流散變形，反而會降低結(jié)合劑的強度。

　　影響結(jié)合劑的強度因素還有結(jié)合劑的熱膨脹系數(shù)，結(jié)合劑橋的微觀結(jié)構(gòu)等。

　　④結(jié)合劑橋的顯微結(jié)構(gòu)

　　結(jié)合劑橋中的微氣孔、微裂紋，常常是應(yīng)力集中的區(qū)域。裂紋越長，裂紋越容易擴(kuò)展，材料強度越低，根據(jù)斷裂力學(xué)理論，要提高結(jié)合劑和磨具的強度，必須盡可能消除其中的缺陷和裂紋源。

　　結(jié)合劑中不均勻及形狀不規(guī)則的氣孔與裂紋的破壞作用一樣，因此如果需要大氣孔或多氣孔，最好通過添加成孔劑實現(xiàn)。

　　⑤燒成工藝

　　燒成工藝是決定結(jié)合劑中玻璃相量、晶相量、晶粒大小、氣孔率及氣孔尺寸等的關(guān)鍵。因而對結(jié)合劑及磨具的強度的影響也是明顯的，因此必須重視和合理制定燒成工藝。

　　通過結(jié)合劑成分、配方的調(diào)整及采用合理的制備工藝，低溫?zé)商沾赡ゾ呖梢赃_(dá)到較高的強度，試驗發(fā)現(xiàn)，磨具的強度提高達(dá)到40%～50％左右，尤其是SiC陶瓷磨具其工作速度可以由由35m/s 提高到50m/s～60m/s。

　　2．影響低溫?zé)商沾赡ゾ哂捕鹊囊蛩?/p>

　　磨具硬度即結(jié)合劑在外力作用下，抵抗磨粒從磨具表面脫落的抵抗力。簡單地說為磨粒從磨具表面脫落的難易程度。它是影響磨具耐用度的關(guān)鍵因素。

　　影響硬度的因素很多，設(shè)計合適的陶瓷結(jié)合劑是關(guān)鍵。主要有磨料的粒度大小及磨具的組織，結(jié)合劑在磨具中的百分含量及結(jié)合劑的性能，磨具的成型密度;采用混合粒度等。一般情況卜，磨料粒度越細(xì)，磨具組織越緊密，磨具硬度越高。采用混合粒度后，由于細(xì)粒度顆粒的磨料填充在粗顆粒之間的空隙中，使結(jié)合劑橋的數(shù)目增多，結(jié)合劑橋變粗，從而可以提高磨具硬度。

　　(l) 使用不同耐火度和流動性的結(jié)合劑。

　　(2) 對同一耐火度的結(jié)合劑采用不同的燒成溫度。

　　(3) 調(diào)整結(jié)合劑用量。成型密度一定時，改變結(jié)合劑用量。

　　(4) 采用混合粒度，調(diào)整成型密度。結(jié)合劑用量一定時，改變成型密度。

　　三．實現(xiàn)低溫?zé)商沾山Y(jié)合劑磨具的措施

　　要想實現(xiàn)陶瓷磨具的低溫?zé)桑仨殢脑稀⒐に嚒⒏G具等多方面努力。在這里主要討論降低結(jié)合劑的耐火度，設(shè)計性能優(yōu)良的陶瓷結(jié)合劑，也就是主要討論原材料的選擇與作用。

　　近年來形成了新的燒成理論—“準(zhǔn)非反應(yīng)”燒成機(jī)理，即可以在結(jié)合劑中添加低熔點原料，利用液相的低溫形成推進(jìn)高溫物化反應(yīng)的進(jìn)行，將結(jié)合劑的熔融溫度降到1000℃以下。在結(jié)合劑化學(xué)成分中，A1₂O₃、SiO₂含量增加，一般提高結(jié)合劑的耐火度。K₂O、Na₂O、Li₂O、CaO、Mg0等堿性氧化物的含量及B₂O₃的含量增加，—般會降低結(jié)合劑的耐火度。結(jié)合劑的顆粒度越細(xì)，其分散度越大，結(jié)合劑的反應(yīng)能力會增強，降低結(jié)合劑的耐火度。

　　陶瓷結(jié)合劑磨具從它的發(fā)展以來，結(jié)合劑的主要原料主要有粘土、長石、石英、滑石、硼玻璃，起助熔作用的只有長石和硼玻璃，

　　（1）結(jié)合劑配方中，重點考慮加入起熔劑作用的原料

　　1）從工藝角度看熔劑原料的作用

在坯體中添加助熔劑可以增加晶格缺陷，會降低坯體出現(xiàn)液相的溫度和促進(jìn)坯體中莫來石的形成，長石是作為催熔原料而引入結(jié)合劑中的，作為熔劑原料，應(yīng)有較低的熔化溫度，較寬的熔融溫度范圍，比較高的高溫液相粘度，以及良好的溶解其它物質(zhì)的能力。

　　2）長石的性質(zhì)

　　長石的物理性能

　　理論上各種純長石都有各自的熔融溫度（如表），但實際上，盡管長石是一種結(jié)晶物質(zhì)，因其經(jīng)常是幾種長石的互溶物，加之又含有一些石英、云母、氧化鐵等雜質(zhì)，所以長石沒有一個固定的熔點，只能在一個不太嚴(yán)格的溫度范圍內(nèi)軟化熔融，變?yōu)椴ＡB(tài)物質(zhì)。

　　實驗證明，長石變?yōu)榈螤畈Ａw時的溫度并不低，一般在1220℃以上，并依其粉碎細(xì)度、升溫速度、氣氛性質(zhì)等條件而異，其一般熔融溫度范圍為：鉀長石1130～1450℃；鈉長石1120～1250℃；鈣長石1250～1550℃。

　　①改變?nèi)蹌┰系钠贩N。如鈉長石或鈉鉀長石替代目前使用的鉀長石。鈉長石與石英二元系的共熔溫度為1070℃，三元系更低，熔融溫度范圍僅有50℃左右，形成的熔融體粘度小且隨溫度變化速度快，利于低溫?zé)伞?/p>

　　②多元的復(fù)合熔劑組分對促進(jìn)坯體低溫?zé)Y(jié)有更好的效果，如可以同時使用鉀長石、鈉長石和鈣長石替代現(xiàn)在單一使用的鉀長石。鉀鈉混合型長石( 鉀鈉長石摩爾比接近1:1) 相比單一鉀鈉含量的長石，提前60℃出現(xiàn)液相, 更加適合于低溫?zé)伞?/p>

　　③選用新品種熔劑原料。

　　如霞石（Na₃K[AlSiO₄]₄）或霞石正長石，熔點低、催熔作用較大。使用鈉長石、霞石等，以利于降低結(jié)合劑的耐火度。透輝石屬于硅酸鎂-硅酸鈣鐵類質(zhì)同象系列中的礦物，透輝石的化學(xué)組成為鈣、鎂、硅的氧化物組成，其化學(xué)分子式為cao’mgo’2sio2。透輝石的理論化學(xué)組成為：氧化鈣25.8%，氧化鎂18.5%，二氧化硅55.7%。透輝石具有的熔劑性質(zhì)也很獨特，如其開始變化溫度為1170℃，軟化溫度為1280℃，熔融溫度為1290℃，軟化溫度范圍為110℃，熔融溫度范圍則為10℃。作為優(yōu)秀的低溫快燒原料，引入透輝石的建筑陶瓷制品，其燒成溫度極低，僅為980℃-1020℃左右。另外還有含鋰礦物（如鋰輝石）、含磷礦物、硅灰石、珍珠巖、廢玻璃等；

　　④增加結(jié)合劑中熔劑料的比例。如合理增加結(jié)合劑長石和硼玻璃的量。

　　當(dāng)然這需要對配方進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，如增加熔劑用量時，結(jié)合劑中Al₂O₃含量應(yīng)適當(dāng)增加。

　　（2）在結(jié)合劑中加入純度高的礦化劑。如加入Mg、Ca、Zn、Li、B等的氧化物、碳酸鹽、磷酸鹽等。如純度較高的CaCO3做原料，通過適當(dāng)?shù)呐浔龋邘X土、石灰石( 碳酸鈣) 和硅石為基本成分組成的結(jié)合劑，可在低于1 000℃的溫度下燒制形狀尺寸穩(wěn)定、抗彎強度超過60MPa 高強陶瓷磨具。

　　（3）采用低熔點的粘土。和高嶺石相比較，伊利石含K₂ O較多，而含水較少。如使用娟云母質(zhì)粘土替代高嶺土質(zhì)粘土，絹云母是在熱液或變質(zhì)作用下形成的細(xì)小鱗片狀白云母，具有粘土性質(zhì)，是南方瓷石中的主要粘土礦物之一。娟云母質(zhì)粘土顆粒較細(xì)，從800℃起就開始莫來石化，富含K₂O，在較低溫度下就容易玻璃化而又不易引起變形，其結(jié)晶水含量是各類粘土礦中較低的，易于實現(xiàn)快速燒成。高嶺石粘土的耐火度比較高約在1580~1780℃，伊利石類粘土耐火度則比較低，約為1370℃。

　　高嶺石在500～700℃之間會分解而失去結(jié)構(gòu)水，出現(xiàn)吸熱效應(yīng)。高嶺石脫水后還保留硅氧四面體的Si—O網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，四面體層仍繼續(xù)存在，而八面體層中的Al—OH鍵斷裂，Al³⁺與O^2-重新排列組成Al—O鍵，Al的配位數(shù)由6變?yōu)?。由此形成偏高嶺石。偏高嶺石雖然顯示出微弱的X－射線衍射圖譜，但其電子衍射圖和原始的高嶺石十分相似。高嶺石加熱至980～1000℃出現(xiàn)第一個放熱效應(yīng)，但無重量變化，偏高嶺石結(jié)構(gòu)破壞，生成有缺陷的Al—Si尖晶石相。尖晶石相繼續(xù)受熱，便從1000℃開始轉(zhuǎn)變?yōu)槟獊硎c方石英，出現(xiàn)第二個放熱效應(yīng)。

　　伊利石類礦物在100～200℃出現(xiàn)吸熱谷是由于排除層間吸附水而引起的。在500～600℃之間產(chǎn)生吸熱谷是由于結(jié)構(gòu)水的排除而引起的，同時晶格破壞。920℃時吸熱，剩余羥基逸出，轉(zhuǎn)變成非晶態(tài)。960℃放熱，非晶態(tài)結(jié)晶成尖晶石。

　　（4）適當(dāng)降低原料細(xì)度。

　　低溫?zé)商沾赡ゾ卟粌H是為了節(jié)約燃料，降低能源消耗，解決能源供應(yīng)緊張問題，提高陶瓷磨具工業(yè)整體效益與產(chǎn)品市場競爭能力。更重要的是通過節(jié)約能源促進(jìn)企業(yè)技術(shù)改造和產(chǎn)品更新?lián)Q代。節(jié)約能源早已被列為我國現(xiàn)代化建設(shè)的科技發(fā)展方向，因此低溫?zé)稍谔沾赡ゾ咝袠I(yè)中有很好的發(fā)展前景。