基礎:什麼是陶瓷?

燒成

一只黏土罐在進窯之前又軟又脆。燒成(firing)就是那道高溫熱處理,把脆弱、已塑形的粉末,也就是生坯,變成又硬又緻密、永久成形的陶瓷。這一步正是陶瓷之名的由來,源自希臘文 keramos,意思是燒過之物。想像寒冷早晨裡逐漸結實的雪人:一顆顆鬆散的顆粒在彼此接觸處焊在一起,卻從未融成一灘水。

燒成時,零件被加熱到其熔點的相當一部分(常是攝氏1000至1800度)。過程依序發生好幾件事:殘留的水分與有機黏結劑燒除;化學反應完成;而最重要的是粉末發生燒結,也就是相鄰顆粒在接觸頸部處鍵結,其間的氣孔縮小、閉合,零件緻密化。原子擴散去填補空隙,其驅動力不過是系統要降低自己的表面能。零件會明顯收縮,通常每個線性方向縮 15 至 20%,密度則從約固體的 60% 一路爬向 98% 以上。燒成通常不等於熔化:固態燒結在遠低於熔點處就能把材料緻密化。

燒成是顯微組織,也就是晶粒、氣孔、以及晶粒之間的薄玻璃膜,最終定案之處,所以它決定了大多數性質。但更熱、更久不見得更好:緻密化與晶粒粗化互相競爭,若晶粒長太快,會把氣孔困在自己內部,往後再怎麼燒也除不掉。傳統器物在窯中燒製;先進陶瓷則採用嚴密控制的溫程,有時還用加壓輔助的路線(熱壓、熱等靜壓、放電電漿燒結)。這一步的細部科學屬於燒結章節;在此它是這條路線圖的最後一環。

燒一只黏土碗,它會在窯中收縮,陶匠會預留這份縮量,從一個粉白、溶於水的生坯形狀,變成又硬、敲之作響、又能盛水不漏的陶瓷,而黏土全程從未熔化。

燒成把粉末燒結成固體:顆粒相焊、氣孔縮小、零件緻密化並收縮。

燒成不是熔化。多數陶瓷靠低於熔點的固態燒結緻密化;只有部分坯體的過程會牽涉少量液相。

又称
kiln firing燒製燒窯