电瓷厂实验室建设
方案
策划人： 杨娜
学号： S
单位： 材料科学与工程学院
目录
第 1 章 基本概述 ...................................... 错误 !未定义书签。
xx 瓷厂 介 . !未定 。
瓷材料的 成 1
普通 瓷材料 1
高 瓷材料 2
瓷生 的工 流程 3
瓷性能 与表征 3
瓷的力学性能 .3
瓷的介 性能及其 基 . .5
瓷的 学性能 .6
瓷的 微性能 .8
xx 瓷厂关于 瓷性能的研究工作 8
第 2 章 室的建 方案 ..10
建 室的目的及意 10
各工 程需采 的 器及 .10
原料 理 .10
物原料粉碎与 理 .10
原料 价及 .12
坯料配方 .13
坯料制 与 量控制 .13
球磨 .13
和除 .13
泥 脱水 14
泥 14
成形 .15
可塑成形 .15
干 成形 - 等静 成形 .15
施釉 .16
成 .16
品 及 .16
成品缺陷分析 .16
品的 成性能 .17
超声波探 和例行机械 ? 18
声 射技 .18
微 构分析? .19
室基本 .20
室 要求与布局 .21
附属 所 ? .22
公室? .22
咖啡 ? .22
室 面 及 算? ..23
第1章 基本概述
电瓷厂简介
电瓷厂主要经营电瓷产品 , 生产工艺先进，检测设备齐全。有悬式、针式、棒式、套管几大生产流水线。主要产品有 500KV以下的各种电器瓷套、绝缘子、避雷器、熔断器、隔离开关和穿墙套管等。年产电瓷量近万吨，为国家各项重点电力、交通 ( 电气化铁路 ) 、石油、化工、通讯、环保等行业提供了大量的优质产品。
我厂是生产电力电容器瓷套的规模较大厂家， 所生产的 500KV以下电力电容器瓷套随各电容器厂配套广泛使用在全国的各个变电站， 为各个电力电容器厂提供良好的质量保证。
电瓷厂欢迎国内外朋友使用 PC牌电瓷产品，真诚欢迎各新老客户来厂订货和指导工作。
图 1-1 部分产品展示
电瓷材料的组成
1.2.1 普通电瓷材料
早期的电瓷以长石质瓷为主，它以石英、长石、粘土为原料，瓷成分为
10％－ 20％石英、 10％－ 20％莫来石、 60％－ 80％的气孔和玻璃相。
长石质普通
瓷的颗粒粗，成型性能良好，但机械强度低，抗折强度仅为 30MPa－ 50MPa，因
价格便宜，工艺简单而广泛地使用于不需要高强度的绝缘子、瓷套中。
1.2.2 高强电瓷材料
高硅质电瓷材料
高强度电瓷产品的发展是以石英应力理论为基础的高石英瓷， 它是在普通瓷的基础上，调整粘土、长石、石英的比例而得到的较高强度瓷。
二十世纪六十年代初，日本人发明的方石英质电瓷材料在电瓷的发展史上可谓辉煌的一页，这种瓷属于“石英－长石－粘土”系统，它是利用日本特有的陶石原料中所含的微细石英在烧成过程中变化而制成的， 其特点是瓷质中的结晶相除含有莫来石与石英之外， 还有大量的方石英 (15 ％－ 40％) ，它具有很微细而均匀的显微结构， 瓷体的机械强度比普通瓷提高了倍左右， 六十年代末我国已生产出高硅质瓷悬式产品， 但普遍存在早期严重劣化现象。
主要原因是由于工艺和配方不相适应，石英 / 方石英颗粒引发的微裂纹使承受负荷的绝缘子因裂纹增大而丧失强度， 石英的方石英化并未形成所希望的压应力， 而是存在有害应力和过大的膨胀系数。
铝质电瓷材料
为了满足更高电压等级对瓷强度的要求， 人们希望能找到一种具有更高强度的电瓷材料来替代现有的电瓷产品。
1931 年，西门子公司将烧结氧化铝陶瓷用于制造火花塞绝缘子，引发了对高铝陶瓷所用原料、配方、添加剂的选择、制造工艺、烧结理论及显微结构等的研究。在这方面，日本、德国、美国、瑞典及前苏联等国都有报导。
我国在五十年代末开始试制铝质瓷， 八十年代末国内已能小批量生产超高压电瓷材料。
九十年代，我国已规模生产超高压电瓷产品， 但材料的综合性能一直偏低， 生产成本偏高， 其根本原因在于工艺水平落后。
在铝质瓷中，刚玉取代石英构成了具有高弹性模量的结构组分， 瓷质的热膨胀系数和内在应变小，耐电弧性能提高，裂纹的发展速度降低。用铝质瓷取代硅质瓷，不仅使
产品的可靠性有了极大的提高，而且使瓷绝缘子长期存在的质量问题大为减少，从普通瓷到高硅质瓷，进而发展到铝质瓷是电瓷工业发展史上极为重要的一步。
电瓷生产的工艺流程
电瓷厂电瓷生产的工艺流程如图 1-2 所示：
矿物原料粉碎与预处理
坯配料
化工原料或颜料
球
磨
釉配料
过筛与除铁
球
磨
泥
浆
过
筛
釉
浆
喷雾干燥造粒
榨
泥
练泥、真空挤制
等静压成形毛坯
可塑法成形
修 坯 干 燥
坯体施釉
烧 成
瓷件切割研磨 粘接
装 配 附件
绝缘子成品
图 1-2 电瓷生产工艺过程简图
电瓷性能测试与表征
1.4.1 电瓷的力学性能
电瓷的力学性能包括硬度、弹性、强度、气孔率、体积密度、断裂韧性等。
硬度
陶瓷材料是一种硬度较高的坚硬材料， 一般采用莫氏硬度和显微硬度 （又称为维氏硬度） 来表示。电瓷材料的莫氏硬度在 6~8 之间，纯共价键晶体金刚石的硬度最高，刚玉、石英属极性共价键晶体，硬度也很高，电瓷材料中有大量的莫
来石（莫氏硬度在刚玉和石英之间） 、石英或刚玉硬度也较高，硅质瓷的十级莫氏硬度在 7 左右，高硅质瓷约为 7~，铝质瓷和高强度铝质瓷则由于有一定量刚玉相，硬度达到 ~8。
弹性
陶瓷材料的弹性模量与构成陶瓷的相的种类与比例、 晶粒的大小与分布等显微结构参数相关， 陶瓷是结构极为复杂的多晶多相材料， 很难对弹性模量进行理论计算，只能通过实验测得， 经过大量的实验得知陶瓷材料的弹性模量随材料气孔率 P 的增多而下降，其经验公式为
E=E0（ + ）
式中， E0 为气孔； P 为零时弹性模量。
电瓷材料的弹性模量一般在（ ~）x 105 MPa的范围，其值除了随气孔率的增加而下降外，还与材料中晶体相有关，弹性模量较高的刚玉相晶体的数量增加时，电瓷材料的弹性模量有所提高。
强度
电瓷厂采用三点弯曲法测试各种电瓷样品的弯曲强度，所使用的仪器为
WDW-200型电子万能材料试样机。图 1-3 为三点抗弯法测定抗弯强度示意图。
F F
L
L
b b
h
图 1-3 三点抗弯法测定抗弯强度示意图
每组样品测试五次，取平均值。弯曲强度计算公式：
3FL
f
2bh2
式中 f 为弯曲强度，单位 MPa，F 为样品断裂时最大载荷值 (N) ，L 为支撑刀口间距 (mm)， b 为样品断口处截面宽度 (mm)，h 为样品断口截面处的高 (mm)。
气孔率及体积密度测试
采用阿基米德排水法测量各种坯体经烧结后所形成的陶瓷材料的体积密度和开口气孔率。计算公式如下：
P
m2 m0
m2 m1
m0
0
m2 m1
式中 m0 为试样完全干燥后的质量， m2 为样品在完全吸收饱和后在空气中的质
量，
m1
为试样吸水饱和后在水中悬挂的质量，质量的的单位为
，P 为试样的开
g
口气孔率，ρ 为试样的体积密度，ρ 0 为室温下水的密度，密度的单位为 g/cm3。
1.4.2 电瓷的介电性能及其绝缘基础
相对介电常数及电介质损耗
目前电瓷行业对电瓷材料的两项主要电气性能一相对介电常数和介质损耗
角正切值 tan 6 的测定 , 一般都是按 GB1409 一 78《固体电工绝缘材料在工频、
音频、高频下介电系数和介质损耗角正切试验方法》 , 采用高压电桥进行。
测量系统的电气原理如图 l 所示。测量方法是采用三电极 ( 高压电极 , 侧量
电极 , 保护电极 ) 系统。三电极中 , 测量电极和保护电极之间距一一保护间隙宽
度租测量时对试品施加的电压大小 , 对测量结果有一定的影响。
电瓷材料测定时 , 一般试品厚度为 2 ~ 3 mm , 保护间隙宽度 2mm ;侧量电压 500 ~ 2000V 。
图 1-4 测量电气系统原理图
电介质的电导
自然界不存在绝对不导电的物质， 绝缘程度高的电介质在电场作用下也会出现
漏导。电瓷材料在电场作用下同样也会发生漏导。
因为电导率与电阻率互为倒数， 故电阻率既可表示电介质的绝缘性， 也可表示
电介质的电导性。表 1-1 列出几种陶瓷材料在温度 20℃时的体积电阻率 ρv
表 1-1
陶瓷材料体积电阻率
ρ v
单位：Ω·m
刚玉瓷
刚玉 - 莫来石瓷
铝质电瓷
硅质电瓷
滑石瓷
钡长石瓷
1012~1013
10
12
10
11
10
10~1011
10
11
10
10 ~1011
电气强度
电气强度的含义就是电介质能够承受的最大电场强度， 在数值上与击穿场强相
等。电介质的击穿电压不仅反映了电介质材料本身的性质， 而且与样品形状和电
场分布、温度、压力等诸多的外界因素有关， 所以材料的电气强度和击穿电压的
测定结果必须依照击穿试验的条件加以修正。
1.4.3 电瓷的热学性能
电瓷的热学性能对电瓷的强度和绝缘能力有着不容忽视的影响， 电瓷本身的
耐温度急剧变化的能力在某些场合下是绝缘子的主要性能。 而耐冷热急变性是材
料热学性能与机械性能共同确定的综合性能。
热容
热容的定义物体在湿度升高 1K 时所吸收的热量称为该物体的热容。 陶瓷
的热容是非结构敏感的， 即显微结构对热容的影响不大， 但多孔陶瓷材料的热容与气孔率有关，此时多孔材料质量较轻，故热容也低。
电瓷材料的热容也与结构关系不大，硅质瓷和铝质瓷的热容差别也不十分明
显。电瓷工业中习惯用比热容来表示材料的热容。在 293~373K范围内电瓷的比热约为 ~Kg;293~473K范围内电瓷的比热容约 ~Kg。
热膨胀
物体的长度或体积随着温度的上升而增大的现象称为热膨胀。
热膨胀仪能精确测定电瓷材料在烧成过程中的膨胀和收缩率， 对于像棒形和套管这类需要吊烧的电瓷产品， 能通过在不同温度下的收缩率精确确定产品的起吊温度，从而避免由于过早起吊导致的掉头或开裂等烧成缺陷。
电瓷坯体在烧结过程中的主要物理化学变化为：室温至 300℃，主要是排除干燥时未能排除的残留水分。
300℃至 1000℃，随着结构水的排除，碳酸盐的分
解， 坯体失重明显，体积无明显变化，高岭石逐渐转变为偏高岭石。
1000℃至烧结温度，坯体开始收缩， 且随着温度的升高产生剧烈的收缩使坯体致密化。
当温度高于烧结温度以后，坯体开始膨胀。
热传导
热量从系统的一部分传到另一部分或由一个系统传到另一个系统的现象叫热传导。
电瓷材料中的玻璃相为连续相，电瓷的热导率主要取决于玻璃相的热导率，晶相增加时热导率有所提高。总的来说，电瓷是热的不良导体。
抗热震性
主要指陶瓷材料承受一定程度的温度急剧变化而结构不致被破坏的性能。一般地说，陶瓷属于典型的脆性材料，抗热震性是比较差的。瓷绝缘子在强烈的热冲击作用或循环的热冲击作用之下可能丧失它的绝缘性，甚至断裂。电瓷的抗热震性通常采用经过一定温度差和一定次数冷热循环热冲击后不发生破坏或开裂来作为评定标准。
1.4.4 电瓷的显微性能
样品的微观结构表征采用日本电子的 JMS-6700F场发射扫描电子显微镜来表征。可观察不同烧结温度下， 各种陶瓷样品的晶相及其分布和形貌变化， 从显微结构变化角度， 确定陶瓷的最佳烧结温度。
也可观察不同粒度分布的电瓷坯体烧结后的显微结构变化， 研究陶瓷坯料的粒度分布对陶瓷烧结性能和烧结体性能的影响。
采用日本 Rigaku D/max 2200/Vpc 型 X 射线衍射仪可以对电瓷样品进行 X
射线衍射分析， 进而进行物相分析。
衍射条件为 CuKa辐射，电压 30kV，DS狭缝，电流 40mA，SS狭缝， RS狭缝，扫描范围： 10°- 80°，扫描速度为 5° /min ，以镍为滤色片。
粒度测试采用珠海欧美克仪器有限公司生产的 LS-POP(6)型激光粒度分析仪测试陶瓷坯体泥料的粒度及其粒度分布， 每种样品测试取测量 5 次的平均值作为最后的测试结果。
图 1-4 LS-POP(6) 型激光粒度分析仪
电瓷厂关于电瓷性能的研究工作
为了得到优越的瓷体性能， 人们往往是通过改变化学组成、 配方和改善瓷体结构来实现的， 国内外的研究多集中在配方和结构两方面， 试图通过配方、 工艺过程、工艺参数和瓷体微结构的研究，设法提高电瓷材料的力、热、电性能，研
究的对象多以铝质电瓷材料为主。
就氧化铝瓷而言， 它具有较高的弹性模量和较好的热稳定性， 其绝缘性能与强度成正比线性关系， 因此，电瓷材料研究的重点就放在通过调整瓷体的微结构， 提高材料的强度方面。
目前，国内高强电瓷材料与国外相比，在综合性能上有一定的差距，主要体现在力学强度、介电常数、电气强度等方面。
从显微结构看， 日本瓷优于法国瓷， 法国瓷优于国内瓷， 我国普通瓷整个物相分布很不均匀，晶体粒径偏大且大小悬殊、气孔较大、形状不规则，带棱角的孔多，气孔的面积含量大，铝质瓷的显微结构相对合理些，但仍不及日、法等国
电瓷。日本高强度瓷的显微结构中， 矾土熟料为不规则的锯齿状、 细小的桶状或
锥状，刚玉微晶较均匀地分布，气孔小而少，针、柱状莫来石发育，显微结构整
体概貌的均匀性程度好。
研究结果表明， 铝质高强电瓷材料合理的相组成应以刚
玉和莫来石为主，石英 / 方石英和玻璃相及气孔相的量较少，其中，刚玉微晶均
匀分布、粒度应在 3μM－5μM之间，玻璃相小于 15％，气孔相应控制在 10％以
下，孔中发育莫来石雏晶或晶簇。
第 2 章 实验室建设方案
建实验室的目的和意义
随着规模和市场的扩大， 我厂迫切需要建设一个自己的实验室， 构建专业的
研发机构，培养优秀的产品研发队伍， 这对工厂的生产指导和长远发展具有重要
的意义：
1、方便原料的评价和检测、产品的性能测试，更好的指导生产过程。
2、更好的进行研发工作， 完成新产品开发从样试到批试的全部工作， 提高产
品的性能
3、 可以引进高技术人才解决生产中的技术问题，并从事高性能新产品的研
发，对工厂的发展是一个新的里程碑。
4、一个先进独立的实验室也体现了 xx 电瓷厂的水平。
各工艺过程需采购的仪器及设备
2.2.1 原料处理
2.2.1.1 矿物原料粉碎与预处理
原料的精选、破碎
电瓷的主要原料多为天然的矿物原料， 以原矿形式的原料中总是含有一些杂质，有的杂质是与原料主要矿物共生的杂质矿物， 有的杂质是加工过程中混入的。
对长石、石英等瘠性原料的精选主要为清洗表面的污泥水锈以及用磁选方法除去破碎过程中混入的铁质。
黏土类矿物的杂质有游离石英、 长石碎屑、白云母及铁钛的氧化物矿物。
用淘洗、水力旋流、浮选等方法进行分离、提纯可除去黏土中昀杂质矿物。
煅烧的高铝原料硬度和密度都较高， 常采用钢球为研磨体进行超细粉碎， 此时则需用酸洗法除去细粉碎中混入的铁杂质。
总之，原料的精选是提纯和除去杂质， 使原料的化学成分、 矿物组成和颗粒分布均能符合要求的一道重要工序。
需购买的化学仪器及设备有 ：常用的酸（盐酸、浓硫酸、硝酸、氢氟酸等）、烧杯、量筒、玻璃棒若干、逆流过滤式泥浆除铁机 （磁选设备，体积小，除铁效率高）、反击式破碎机 （上海奕晟矿山机械有限公司，体积小，构造简单，破碎
比大，能耗少，生产能力大，产品粒度均匀，并有选择性的碎矿作用）、 振动筛（上海奕晟矿山机械有限公司，采用小振幅，高频率，大倾角结构，使该机筛分效率高、处理最大、寿命长、电耗低、噪音小）
图 2-1 反击式破碎机 图 2-2 振动筛
原料的预烧
矿物原料因种种原因，有的具有片状结构（滑石），有的硬度大难粉碎（石
英），有的收缩大易开裂（高塑性黏土），有的有多种晶体结构（氧化铝、氧化
锆、二氧化钛），往往需预烧处理后才能使用。
①矾土和工业氧化铝的煅烧工业氧化铝的预烧是为了形成稳定的刚玉晶体，
预烧温度常 > 1400℃，矾土预烧后形成稳定的刚玉和莫来石，煅烧温度 >1450℃，
显然它们的煅烧温度均高于电瓷坯体的烧成温度，故必须预先单独地进行。
②石英的煅烧如果采用脉石英、 石英岩为石英原料，它们质地坚硬很难破碎，
通常将之预烧到 900～1000℃，强化其晶型转化，然后投入水中淬冷，石英因
573℃的高温型向低温型转变的体积效应，使之内部结构疏松而便于粉碎。经预
热后夹杂的铁杂质因很强的着色能力而暴露，亦便于人工挑选和原料的提纯。
③黏土原料的预烧黏土的预烧可减小收缩， 提高纯度，当采用黏土用量较大的坯料或压制成形（等静压成形乜在内） 的坯料以及釉料中用量超出所需的量时，对坯釉配方中的部分黏土预烧制成熟料，预烧温度 700～900℃，排除其结构水即达到预烧的目的。
④滑石的预烧滑石为层状结构， 矿物常为片状， 釉料中滑石用量较大时应经
1400℃左右的温度预烧破坏其层状结构，改善工艺性能。
⑤氧化锌的预烧 釉料加入较多氧化锌时，容易缩釉，需将部分氧化锌在
1250℃左右预烧。
⑥长石的预烧长石一般是不经预烧而直接使用的，但长石中溶解一定的气
体，这些气体在长石玻璃中形成气泡，为了提高釉面质量（减少釉中气孔），可
将长石预烧，防止釉中气泡所产生的不良影响。
经预烧后的长石原料在湿法细磨时，碱金属离子在水中的溶解度也可减少。
需购买的设备 ：高温硅碳棒电阻炉一台、硅钼炉一台、热压烧结机（郑州金海威科技实业有限公司生产）、大型烘箱两台
制泥浆用水的性质
电瓷坯釉料中含有一定水分，制坯（釉）的用水性质对坯（釉）料的工艺性
能和制品的质量均有直接的影响， 对水质的要求主要是水中所含的可溶性的金属
离子和络合阴离子的种类与数量，其中以
2+2+
2-
Ca 、Mg 、 SO4 对泥浆的稳定性影响
较大，它们含量较高时容易引起泥浆絮凝，对泥料的可塑性也有不良影响。
所以，电瓷球磨用水一般要求
2+
2+
10～15mg/kg;
2-
Ca 、 Mg 的浓度低于
而 SO4
浓度应低于 lOmg/kg。
水的 pH 值对泥浆的稳定性和泥料的可塑性均有影响，
水的 pH值在 6～的范
围内可塑性最好，生产中应采用
pH 值接近 7 的中性水。
需购买的化学药品及设备 ：BaCl2、多元素快速分析仪（测定坯体中离子含量） 、pH试纸
2.2.1.2 原料评价及检测
分别采用 多元素快速分析仪 或质子光谱仪 对原料进行化学成分分析， x 射线衍射仪进行矿物成分分析， 激光粒度分析仪 进行颗粒构成分析， 也可借助 扫描电镜对原料进行能谱分析。
2.2.1.3 坯料配方设计
用到的仪器和设备有 ：台秤、电子天平、滤纸
2.2.2 坯料制备与质量控制
2.2.2.1 球磨
需采购的设备有 ：
实验用：高铝快速陶瓷球磨 4 个、 XM-4 行星快速研磨机、箱式给料机（湘潭
华丰）、 ZrO2 研磨球若干 。
图 2-3 XM-4 行星快速研磨机 图 2-4 高铝快速球磨罐
小批生产用 ：瓷瓶球磨机、球磨罐、搅拌式球磨机。 （湘潭华丰）
图 2-5 瓷瓶球磨机 图 2-6 搅拌式球磨
2.2.2.2 过筛和除铁
需采购的设备有： 40-300 目的试验筛若干、逆流过滤式泥浆除铁机 （润和
机械有限公司，原料处理中已用到）、 超声波清洗机
图 2-7 逆流过滤式泥浆除铁机
2.2.2.3 泥浆脱水
需采购的设备有：
实验用： 托盘、喷雾瓶、烘箱（前已用到）、研钵
小批量生产：榨泥机、喷雾干燥塔
图 2-8 榨泥机
2.2.2.4 练泥
需采购的设备有： 真空练泥机 （郑州环球重工机械有限公司）
图 2-9 真空练泥机
2.2.3 成形
2.2.3.1 可塑成形
需采购的设备 ：石膏模、板刀、羊角悬坯刀、空气锤、旋坯机、钢丝刀、热悬
崖机成形机、旋转刀架式车坯机等。
2.2.3.2 干压成形 - 等静压成形
需采购的设备 ： 液压式万能试验机 （长春试验机场制造） 、等静压成形机 （整
机较国内同类产品先进， 能耗低而效率高， 维护方便，环保节能）、金属磨具（压
长条形）
图 2-10 液压式万能试验机 图 2-11 等静压成形机
2.2.4 施釉
需采购的设备及化学药品 ：激光粒度仪、 325 目或 320 目筛子、比重计、恩氏
粘度计、一些添加剂 ( 稀释剂、增塑剂、絮凝剂、胶黏剂等 ) 蜡、自动施釉机、喷
枪、瓷砂
2.2.5 烧成
需采购的设备 ：窑炉、窑具（匣钵、棚板、支柱、横梁等器具）
图 2-12 电瓷窑炉
产品检测及设备
2.3.1 成品表面缺陷分析
主要是指产品釉面缺陷 ，包括烟熏、波纹、析晶、桔皮、针孔、烧虚、雾
光、无光泽等，这些釉面缺陷严重影响了电瓷产品的外观和机械性能， 同时也给
企业带来很大的经济损失。
因此，为了提高电瓷产品合格率， 除了要对电瓷产品
的全过程进行有效监控以外， 还要对于电瓷产品的某些釉面缺陷采取一定的检测
手段和补救措施，使产品的各种性能完全符合要求。
关于这方面在国内少有研究，
本工厂结合实际生产，对一些如“落砂、落铁、磕釉”以及“烟熏”这些釉面缺
陷采取了一定补救措施，并进行了相关试验研究，使产品合格率提高了约５％。
对于这些釉面缺陷，除了要从源头上减少失误，如调整坯釉的配方，烧成过
程操作正确， 方法得当以外， 还要注意减少其它人为因素造成的缺陷， 如在搬运和拿取过程中尽量小心， 避免磕釉缺陷的产生， 坯体在入窑之前要彻底清理吹扫干净等。
对于落砂、落铁、磕釉这些釉面缺陷， 可以先用砂轮把瓷件产品上的砂点和铁点磨掉，若是磕釉则直接用砂轮把磕釉部分磨平， 然后再进行重新上釉。
在重新上釉过程中如果表面不平，可先用釉料抹平，再重新上釉，之后再进行干燥。
对于“烟熏”这种釉面缺陷，由于这种缺陷瓷件表面没有破损，对于这样的缺陷可以先把表面的尘土等污物擦掉， 然后在瓷件表面直接施釉。
对于上述处理好的瓷件，再进行二次烧成。
2.3.2 产品的烧成性能
2.3.2.1 体积密度、吸水率、孔隙气孔率
具体的实验方法和原理第一章已讲。
需采购的仪器和设备 ：液体静力天平、普通天平（感量）、烘箱、抽真空装
置、带有溢流管的烧杯、煮沸用器皿、毛刷、镊子、吊篮、小毛巾、三脚架等。
图2-13 液体静力天平（测定开口气孔时在液体中的称量装置）
2.3.2.2 抗折强度
需采购的设备 ：电动抗折试验仪 （咸阳陶瓷所）
图 2-14 电动抗折试验仪
2.3.3 超声波探伤和例行机械试验
悬式和棒形绝缘子的机械强度是它们的主要质量指标之一， 也是判断产品使
用寿命和安全可靠性的重要依据。 因此，对这些产品的强度和瓷件内部缺陷的检
测都规定了比较严格的标准和试验方法， 就检验方法而言有半成品 （瓷件）的超
声波探伤和例行机械强度试验。
超声波探伤是一种检查棒形绝缘子瓷体内部缺陷的有效方法。它可以检测出
夹层、开裂、气泡、杂志等缺陷。
需采购的设备 ：超声波探伤仪 （SB-2000，湘潭华丰）
图 2-15 超声波探伤仪
2.3.4 声发射技术
声发射技术是指材料在外力（如机械负荷）或内应力（如热应力）作用下，
内部产生塑性变形或裂纹形成和裂纹扩展时， 由于应变能瞬时释放而产生弹性波
的现象。弹性波从声发射源发出并传到材料表面， 表现为极微弱的机械振动， 振
动波被声发射仪的传感器接收并经放大处理，即得到材料的特征声发射信号参
数，从而可以对材料的结构缺陷、强度性质以及安全可靠性作出评价。
需采购的设备 ：声发射仪 （美国物理声学公司）
图 2-16 声发射仪
2.3.5 显微结构分析
需采购的设备 : JMS-6700F 场发射扫描电子显微镜 1 台、日本 Rigaku D/max
2200/Vpc
型
X射线衍射仪
1 台、 EOL-3010
透射电镜
1 台、 HXD-1000T显微维氏
硬度计
1 台、综合热分析仪
STA 449C 1 台、热膨胀仪
DIL 402 PC
1 台
图 2-17 场发射扫描电子显微镜
图 2-18 场发射扫描电子显微镜
实验室基本设备
实验室柜体系列 ：吊柜、药品柜、文件柜、样品柜、器皿柜等通风柜和通风橱 ：选用全木和全钢的各一个
实验台面板 ：要达到耐腐蚀、 耐酸碱、耐热及承重的性能， 选择钢木实验边台，
实验台台面选用实芯理化板或者环氧树脂台面，柜体采用 16mm厚优质三聚氰胺板，周边采用优质 PVC封边条封边。其结构合理，承重性好，组合灵活，利于维修，便于安装运输，是中、高档实验室的最佳选择。钢架表面均经酸洗、磷化、环氧树脂粉末静电喷涂。美观、现代、抗酸碱。
实验室配套设备 ：双面滴水架、不锈钢双盆、 pp 黑色水槽、实验凳、电路、水路等
以上设备可以从青岛博菲克实验室设备有限公司选购。
1 个精密仪器室 ：
1 个化学分析室 ：
1 个热处理室 ：
1 个压机房 ：
1 个热分析室 ：
图 2-19 洗涤台 图 2-20 钢木实验边台
实验室设计要求与布局
根据实验任务需要， 实验室有贵重的精密仪器和各种化学药品， 其中包括易燃及腐蚀性药品。另外，在操作中可能产生有害的气体或蒸气。因此，对实验室的房屋结构、 环境、室内设施等有其特殊的要求， 在筹建新化验室或改建原有化验室时都应考虑。
实验室共分为 8 个房间：
1 个电瓷工艺室 ： 放置破碎机、球磨机、大型烘箱、实验台、除铁机、榨泥机、练泥机等，房间设计时要考虑到易排水。
用于放置各种炉子
放置液压式万能试验机、电动抗折试验仪
放置激光粒度仪、综合热分析仪、热膨胀仪、
精密仪器室要求具有防火、防震、防电磁干扰、防噪音、防潮、防腐蚀、防尘的功能，室温尽可能保持恒定。为保持一般仪器良好的使用性能，温度应在 15～30℃，有条件的最好控制在 18- 25℃。可分设几个小
房间，分别放置扫描电镜、透射电镜、 XRD衍射仪，环境要求干净整洁、安静，要与电瓷工艺室分开。此外，电镜等精密仪器对供电电压和频率有一定要求。为防止电压瞬变、瞬时停电、电压不足等影响仪器工作，可根据需要选用不间断电源（ UPS）。
放置各种化学药品、电子天平、多元素分析仪等。供水和排水要保证必须的水压、水质和水量以满足仪器设备正常运行的需要。室内总阀门应设在易操作的显著位置。
下 水道应采用耐酸碱腐蚀的材料， 地面应有地漏。
实验室要有良好的通风条件，
1 个办公室：
1 个咖啡厅：
方便实验人员的科研工作，配置几套桌椅和电脑、空调、
电热水壶等设备。
丰富科研和技术人员的生活，室内设计偏重优雅。
总之，实验室的设计风格注重的是尽量环保节能，废水废物要经过处理，方
便排出。
附属场所设计
2.4.1 办公室
办公室作为科研技术人员办公的场所，设计尽量要求简单大方。安放几套桌椅和电脑、空调、打印机、扫描仪、装订机等办公设备，购买电热水壶等基本的生活用品，可配置质量较好些的资料柜，方便资料文件的储藏，另外，还可以在墙上张贴一些书法字画，陶冶情操，或是张贴一张的大的元素周期表。
图 2-21 为办公室设计的局部效果图。
图 2-21 办公室设计局部效果图
2.4.2 咖啡厅
设计一个小型自助型的咖啡厅， 购买一个自助式咖啡机和一些咖啡原料， 品
味较高的咖啡杯具等，作为工作人员休憩和接待外来人员的场所，设计风格偏
重优雅。可仿照图 2-22 的设计。
图 2-22 简单咖啡厅的设计
实验室总面积及经费预算
表 2-1 为实验室面积分布；表 2-2 为经费预算。
表 2-1 实验室面积分布
实验室布局
2
面积（ m）
电瓷工艺室
80
压机房
10
热处理室
80
热分析室
10
精密仪器室
50
化学分析室
50
办公室
30
咖啡厅
50
项目
预算（万元）
厂房建设
20
表 2-2
实验室基本设备（实验台等）
10
室建
费预
仪器设备
2000
化学药品
10
办公用品
5
消费用品（咖啡厅建设）
50
水电
10
实验
设经
算
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