古代低温瓷器。
低温共烧陶瓷（Low-TemperatureCofiredCeramics；LTCC）是以陶瓷作为电路基板材料，内外电极可分别使用银、铜、金等金属，在约摄氏900多度的烧结炉中，将被动组件（如低容值电容、电阻、滤波器、阻抗转换器、耦合器等组件埋入多层陶瓷基板中）以平行式印刷涂布制程烧结形成整合式陶瓷组件。LTCC为近年来相当受人瞩目整合组件技术，因为陶瓷与硅的材质极接近，因此适合与IC芯片连接，且具有省空间、降低成本的优点，并且所制造的模块具有IC封装、埋入式被动组件及三度空间高密度电路连接的功能。另外，LTCC整合型组件包括各种基板承载或内埋各式主动或被动组件的产品，整合型组件产品项目包含零组件（Components）、基板（Substrates）与模块（Modules）。由于LTCC是以陶瓷为介电材料，具有高Q值与高频的特性，因而非常适用于高频通讯模块中，LTCC主要用于手机通讯、蓝芽（Bluetooth）、无线网络（WLAN）与全球卫星定位系统（GPS）的产品中。目前通讯产品中运用LTCC技术制作的整合型组件有功率放大器、天线、滤波器等。低温陶瓷共烧发展机会与威胁WLAN与蓝芽模块整合程度日益提高，我国台湾掌握全球WLAN硬件出货量80%以上的市场，以及台湾自有品牌与ODM出货量逐年提高，手机、WLAN与蓝芽模块电路的设计自主性提高，且近几年我国台湾业界已出现IC设计业者与LTCC基板业者合作的迹象，未来采策略联盟方式进军LTCC市场将更具竞争力。但台湾LTCC厂商均以制造LTCC组件制品为主，但未来LTCC制品市场中运用LTCC制作的组件数目逐渐减少，逐渐被LTCC模块与基版所取代，且陶瓷基板原材料配方掌握于欧日厂商，使得我国台湾在发展LTCC时成本不易掌控，为台湾发展LTCC的隐忧。此外值得注意的是日本零组件厂商持续看好LTCC产品未来的应用市场潜力，挟其原材料与技术优势，开发各式相关产品，对台湾业者构成很大的威胁，尤其台湾的LTCC技术多半来自与日系厂商的交流合作，重要的专利多掌握在村田制作所、太阳诱电、与京瓷等大厂的手中，台湾业者面对的智能财产权问题并不严重，但手机LTCC制品的认证期较长，相对造成台湾手机上游零组件业者的阻力，且由于台湾业者普遍在射频组件的量测技术掌握较为薄弱，因此，目前市场多仍掌握在日系厂商的手中为主；而日系业者在射频组件的开发上，多已从单颗组件往系统方向布局，因此短期内日系业者的技术优势，仍难被打破，且韩国业者近几年来也积极投入LTCC基板技术，台湾业者亦不容忽视。低温陶瓷共烧技术发展之瓶颈目前我国台湾业者在RF领域缺乏领导、或规模较大的厂商，且对规格标准无任何主导权，因此，在经营上相对辛苦，以手机的PA来说，尽管目前台湾已有源通、加达士、台达电等多家业者投入，然由于PA在RF应用领域相当重要，手机厂对产品的可靠度、信赖度等，要求相对较高，因此，尽管台湾业者陆续有产品出炉，但碍于手机厂欲更换台制PA应用不易，相对也增加PA业者欲从中获利的时间，RF收发器在应用上，同样面临相关问题，除开发较为困难外，业者须掌握软件及系统应用的观念与技术，才可能在产品的推广上有较好的接受度，因此，也增加我国台湾业者进入的困难与门槛。然值得庆幸的是，除功率放大器及RF收发器外，在其它相关RF组件的发展，则可看到台湾业者已有较好的成绩，如投入SAWFilter生产的台湾嘉硕与晶技等，其在业务的开拓上，陆续有不错的成绩，其中嘉硕已取得与台湾数家手机业者合作的机会；在LTCC制程及相关应用的产品，如双工器、耦合器等的发展上，包括?德、达方、台塑讯科、美磊等业者，陆续在不同领域的产品开发上，也有成果显现。在手机RF发展方面，建议国内LTCC业者，应朝整合性模块方向前进，如何更加掌握系统观念、快速提升产品可靠性与市场主导性，企图进而增加产品的多元化及附加价值，仍成业者能否在市场胜出的主要关键。在蓝牙产品方面，已使用LTCC模块的比例很高，而LTCC在WLAN市场也是相当有潜力的，由于LTCC基板具有体积小、高频特性佳、及整合度高的优点，在LTCC产品中主要应用于WLAN天线模块、WLANPA模块、及WLANRF模块等，以目前我国台湾无线局域网络（WLAN），及手机市场相较，由于WLAN的进入障碍较低，且台湾WLAN的产品生产已拿下全球近8成的占有率，已是全球WLAN的主要制造地区，因此，导入台湾产零组件的意愿较高，台湾LTCC基板厂商更应致力积极切入。因此LTCC是我国台湾厂商应积极投入的整合型组件技术。
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德国研制成功无毒低温熔块釉
原有低温熔块釉中含有大量氧化铅、氧化镉、氧化钡和氧化锌成分，特别是铅、镉和钡具有毒性，有害于人体健康。因此许多国家严格限制用含有这些成分的釉料来生产日用陶瓷如餐具、茶杯等。为了改善施釉作业环境卫生，并给日用陶瓷生产提供不含有毒成分的低温熔块釉，美国、日本、意大利、法国等国家相继发明了无铅或无铅镉的各种低温熔块釉。近来，无毒低温熔块釉又有了新发明。据海外文献报道，德国在现用无铅镉低温熔块釉的基础上，调整原料与配方，新近又发明了一种无铅、镉、钡和锌成分，且熔点更低的无毒低温熔块釉。据介绍，该熔块釉是由２０～４０ＳｉＯ２、１０～２５％Ｂ２Ｏ３、１０～２５％ＺｎＯ２、３～１３％ＳｎＯ２、３～１３％Ｌａ２Ｏ３、７～１５％ＬｉＯ２（和／或３～１３％ＣｅＯ２）、０～１０％ＴｉＯ２、０～１０％Ａｌ２Ｏ３、０～３％Ｎａ２Ｏ、０～３％Ｋ２Ｏ、０～３％ＭｇＯ和０～３％Ｆ２配成，其中ＺｒＯ２、Ｌａ２Ｏ和／或Ｃｅ２Ｏ和ＳｎＯ２总量在３０～４５％范围内，Ｌａ２Ｏ与ＳｎＯ２的总量比为４～１１～４。由此配成的熔块釉与原有无铅镉低温熔块釉相比，更具优越性，它不仅不含铅、镉、钡和锌四种成分，放釉和使用更安全卫生，进一步消除了对人体的危害，而且玻璃化温度更低，达５３５℃，还具有极佳的耐酸和耐碱性。它除用于陶瓷制品外，也适用于玻璃和微晶玻璃。
低温快烧陶瓷原料技术及生产工艺
一、当前低温快烧陶瓷的节能概况
从目前世界范围建筑卫生陶瓷制品生产成本比率看，燃料费用在生产成本中所占比率为最大，已经在各国陶瓷行业的总能耗中达到40%以上。目前，全世界的建筑卫生陶瓷工业的发展一直受到高能耗的制约。由于近20年来油、电、燃气及煤炭的价格持续上涨，也遏制着陶瓷业的发展速度。的确国内许多陶瓷企业由于能耗成本居高不下，导致产品价格上扬，降低了市场竞争力还有一些企业由于能源价格上扬，无法承担较高的产品成本而濒临破产在国外一些发达国家，一些企业由于无法消化能源价格高涨的成本问题，而逐渐缩小陶瓷生产，或者尽量到发展中国家去建厂。
现在，陶瓷行业节能的主要努力方面是降低烧成温度与缩短烧成周期。从20世纪70年代以来，建筑卫生陶瓷产品的烧成温度有了大幅度的下降，从而节约了许多宝贵的能源，得以保证了陶瓷工业持续、稳定的发展。如20世纪70年代前，卫生陶瓷烧成温度为1300℃，到了90年代以下降为1150℃-1200℃。釉面砖素烧温度由1180℃下降到1050℃-1100℃，釉烧温度由1080℃下降为1020℃。硬质日用瓷由1400℃下降为1300℃-1350℃。炻器烧成由1350℃下降为1220℃-1250℃。骨质瓷素烧温度由1180℃下降为1100℃-1150℃。耐火材料硅砖由1400℃下降为1300℃-1340℃。从以上降低烧成温度成果看，卫生瓷烧成温度下降了100℃-140℃，日用瓷下降了70℃-120℃，釉面砖下降了70℃-130℃等等。由此看来，取得的节能效果是十分显著的。
在推进快烧与缩短烧成周期方面，过去国内的卫生瓷烧成周期需要时间长达40小时，现已普遍降低为10小时左右。釉面砖烧成周期由过去几十个小时，下降为3-4小时左右。由于采用低温快烧工艺，在建筑卫生陶瓷产品领域取得的成绩最为显著。由于大大降低陶瓷产品烧成温度与缩短烧成周期，节能效果显著，也在很大程度上降低了能耗成本。其中采用低温陶瓷原料在生产工艺中发挥了极其重要作用。因此，低温烧成的陶瓷产品其关键在于开发与利用低温陶瓷原料，以保证实现低温快烧生产工艺。
应该说几十年来低温快烧工艺的研究促进了陶瓷节能工作的进展。目前各国陶瓷研究机构已成功筛选出许多种低温陶瓷原料及低温熔剂原料。现在已知可用作低温烧成坯体原料的常规陶瓷矿物原料有硅灰石、透辉石、透闪石、绢云母粘土、叶蜡石、珍珠岩等。现作简要介绍如下。
二、几种常用的低温陶瓷原料
以下简单介绍一下常用的低温陶瓷原料，其中多种已应用于建筑卫生陶瓷的坯料中，取得良好的节能效果。有的已经进行过多次试验，并且显示出良好的工业价值，是将来很有开发利用前途的低温快烧陶瓷原料种类。
1、硅灰石原料
硅灰石属于硅酸钙矿物。自然界中的硅灰石主要存在于不纯的石灰岩与酸性岩浆岩的接触变质带内。在火成岩的富钙片岩中亦可见到。与硅灰石原料伴生的矿物还有透辉石、石榴子石、方解石及石英等。均属陶瓷工业可以采用的原料种类。
硅灰石理论化学成分为sio250.70%,cao48.30%。20世纪70年代中期，我国湖北省大冶及阳新地区最先发现硅灰石矿，其实际化学成分为：sio250.23%,cao44.9%fe2o3为0.29-1.23%。化学成分与美国、日本等国的成分基本相同。硅灰石具有良好的热膨胀特性，它的热膨胀系数随温度增加，呈现直线性上升，因此，非常有利于快速烧成的工艺要求。（硅灰石平均热胀系数为6.30/1000000每摄氏度在室温-200℃之间）。此外，硅灰石熔点温度比较低，为1540℃，尤其在硅灰石与瓷坯中的碱-碱土成分结合时能进行较低温烧成。这一特点也是后来引起陶瓷界，尤其建陶工业非常重视的主要缘故。一般在坯料中掺入10-20%的硅灰石取代长石、石英时，可将陶瓷制品的烧成温度下降80℃-120℃。
硅灰石还具有独特的工艺性能，如使用硅灰石原料后，可以有效的减少坯体收缩率。而且能够降低坯体的吸湿膨胀，防止陶瓷坯体的后期干裂等。含硅灰石的坯体还具有较高的机械强度和较低的介电损失。引入硅灰石的坯体，在烧结过程中成熟速度加快，可以在十几分钟至几十分钟内使坯体成熟，大大降低了单位制品的热损耗，其烧成周期也从过去的90小时，下降为仅仅50分钟。硅灰石最先引入到釉面砖坯料配方中，使面砖的烧成热能损耗由3600大卡/公斤，下降为1850大卡/公斤制品。除釉面砖外，硅灰石原料近年来已扩大了其应用范围。其节能降耗的效果，已为陶瓷业界人士有目共睹。
2、透辉石原料
透辉石属于硅酸镁-硅酸钙铁类质同象系列中的矿物。它常与磁铁矿及其它含铁矿物共生，矿物特性为浅绿色短柱状晶体。透辉石的化学组成为钙、镁、硅的氧化物组成，其化学分子式为cao’mgo’2sio2。透辉石的理论化学组成为：氧化钙25.8%，氧化镁18.5%，二氧化硅55.7%。其实例有我国吉林省透辉石矿主要化学成分为：二氧化硅51.6%-45.71%，氧化铝3.52%-7.29%，氧化铁2.69%-0.27%，二氧化钛0.13%-0.1%，氧化钙23.78%-19.98%，氧化钾和氧化钠0.96%-0.63%。
透辉石的热膨胀系数与硅灰石大体相同，从下表列出的热膨胀系数来看，也是非常适合低温快烧工艺的优质陶瓷原料。透辉石具有的熔剂性质也很独特，如其开始变化温度为1170℃，软化温度为1280℃，熔融温度为1290℃，软化温度范围为110℃，熔融温度范围则为10℃。鉴于此透辉石与硅灰石同样可以有效的减少陶瓷制品坯体的收缩率。引入有透辉石原料的面砖产品，其坯体的总收缩（包括干燥收缩与烧成收缩）仅为0.2%=0.4%。配入透辉石的瓷砖坯体同样可以降低坯体的吸湿膨胀，杜绝釉面砖使用的后期龟裂缺陷，保证使用质量。
作为优秀的低温快烧原料，引入透辉石的建筑陶瓷制品，其烧成温度极低，仅为980℃-1020℃左右，较之硅灰石坯体的烧成温度还要降低100℃左右。因此，将来扩大透辉石原料的使用范围，将具有更大的节能降耗效果，产生更大的经济效益。
3、珍珠岩原料
珍珠岩属于一种酸性火山岩浆喷发的玻璃质熔岩。在珍珠岩内常含有一些透长石、石英的斑晶微晶及各种形态的雏晶及稳晶矿物等，如角闪石刚、叶蜡石、黑云母等等。珍珠岩的化学组成范围一般为二氧化硅68-75%，氧化铝9-14%，氧化铁0.5-4%，二氧化钛0.13-0.2%，氧化镁0.4-1%，氧化钙1-2%，氧化钠2.5-5%，氧化钾1.5-4.5%，水3-6%。珍珠岩的氧化与熔融温度为：开始收缩温度为1025℃，软化温度为1175℃，熔融温度大于1500℃，软化温度范围为150℃，熔化温度范围为325℃。
从上述数据来看，珍珠岩开始收缩的温度比长石低120℃，软化温度低75℃，软化范围加宽95℃。由于这些特性，珍珠岩在陶瓷制品烧成中可以大大降低烧成温度，改进烧结的质量。通过进一步深入研究，珍珠岩还有一种特性，即含有珍珠岩的陶瓷坯体中，莫来石晶体形成较早，从而有利于烧结过程的展开。这样一来，含珍珠岩坯体除具有与长石-石英-黏土（高岭矿物）三元系坯体配方相同的工艺特性之外，还能降低烧成温度（从原来的1280℃降低为1180℃-1160℃），并且具有良好的热稳定性。
三、目前国内低温陶瓷原料的储藏与开发利用现状
通过几十年的勘探与陶瓷原料普查，证明我国低温陶瓷原料储藏非常丰富。一是种类多，二是储藏量大。如硅灰石矿分布在湖北大冶、辽宁铁岭、吉林延边与盘石等地，储量都比较多，此外福建省、江西省、安徽省及湖南河北等地都有发现，有已经开采利用多年。透辉石矿主要分布在东北地区的吉林省及黑龙江省，其矿产储量都在400万吨-500万吨以上。至于珍珠岩矿资源，更为丰富，全国各地均有发现，早已开采利用多年。如辽宁法库、建平县，内蒙古包头、山西灵邱县、吉林九台县、黑龙江穆棱县及河南信阳地区等。有的储量高达数亿吨。这些丰富的储存都为推广低温快烧陶瓷工艺，提供了物质条件。
近20年来，我国陶瓷行业在采用低温陶瓷原料，节约能耗与缩短烧成周期方面，取得许多成果，但仍然有许多不尽人意之处。我国陶瓷企业产品烧成温度仍然普遍高于国外先进企业，能耗及产品成本也高于国外同行。有许多实践证明了的成熟的工艺技术，尚未大规模普及与推广。近年来，又相继开发与研制成功更多种类的低温陶瓷原料，如透闪滑石、锂云母、钙长石、透闪岩，高云母量叶腊石等，更需要普及与推广。随着低温快烧工艺水平的普及与提升，我国陶瓷工业的整体素质与效益将有较大改观，产品的竞争力也会大大加强。
几种常用的低温陶瓷原料
以下简单介绍一下常用的低温陶瓷原料，其中多种已应用于建筑卫生陶瓷的坯料中，取得良好的节能效果。有的已经进行过多次试验，并且显示出良好的工业价值，是将来很有开发利用前途的低温快烧陶瓷原料种类。
1、硅灰石原料
硅灰石属于硅酸钙矿物。自然界中的硅灰石主要存在于不纯的石灰岩与酸性岩浆岩的接触变质带内。在火成岩的富钙片岩中亦可见到。与硅灰石原料伴生的矿物还有透辉石、石榴子石、方解石及石英等。均属陶瓷工业可以采用的原料种类。
硅灰石理论化学成分为sio250.70%,cao48.30%。20世纪70年代中期，我国湖北省大冶及阳新地区最先发现硅灰石矿，其实际化学成分为：sio250.23%,cao44.9%fe2o3为0.29-1.23%。化学成分与美国、日本等国的成分基本相同。硅灰石具有良好的热膨胀特性，它的热膨胀系数随温度增加，呈现直线性上升，因此，非常有利于快速烧成的工艺要求。（硅灰石平均热胀系数为6.30/1000000每摄氏度在室温-200℃之间）。此外，硅灰石熔点温度比较低，为1540℃，尤其在硅灰石与瓷坯中的碱-碱土成分结合时能进行较低温烧成。这一特点也是后来引起陶瓷界，尤其建陶工业非常重视的主要缘故。一般在坯料中掺入10-20%的硅灰石取代长石、石英时，可将陶瓷制品的烧成温度下降80℃-120℃。
硅灰石还具有独特的工艺性能，如使用硅灰石原料后，可以有效的减少坯体收缩率。而且能够降低坯体的吸湿膨胀，防止陶瓷坯体的后期干裂等。含硅灰石的坯体还具有较高的机械强度和较低的介电损失。引入硅灰石的坯体，在烧结过程中成熟速度加快，可以在十几分钟至几十分钟内使坯体成熟，大大降低了单位制品的热损耗，其烧成周期也从过去的90小时，下降为仅仅50分钟。硅灰石最先引入到釉面砖坯料配方中，使面砖的烧成热能损耗由3600大卡/公斤，下降为1850大卡/公斤制品。除釉面砖外，硅灰石原料近年来已扩大了其应用范围。其节能降耗的效果，已为陶瓷业界人士有目共睹。
2、透辉石原料
透辉石属于硅酸镁-硅酸钙铁类质同象系列中的矿物。它常与磁铁矿及其它含铁矿物共生，矿物特性为浅绿色短柱状晶体。透辉石的化学组成为钙、镁、硅的氧化物组成，其化学分子式为cao’mgo’2sio2。透辉石的理论化学组成为：氧化钙25.8%，氧化镁18.5%，二氧化硅55.7%。其实例有我国吉林省透辉石矿主要化学成分为：二氧化硅51.6%-45.71%，氧化铝3.52%-7.29%，氧化铁2.69%-0.27%，二氧化钛0.13%-0.1%，氧化钙23.78%-19.98%，氧化钾和氧化钠0.96%-0.63%。
透辉石的热膨胀系数与硅灰石大体相同，从下表列出的热膨胀系数来看，也是非常适合低温快烧工艺的优质陶瓷原料。透辉石具有的熔剂性质也很独特，如其开始变化温度为1170℃，软化温度为1280℃，熔融温度为1290℃，软化温度范围为110℃，熔融温度范围则为10℃。鉴于此透辉石与硅灰石同样可以有效的减少陶瓷制品坯体的收缩率。引入有透辉石原料的面砖产品，其坯体的总收缩（包括干燥收缩与烧成收缩）仅为0.2%=0.4%。配入透辉石的瓷砖坯体同样可以降低坯体的吸湿膨胀，杜绝釉面砖使用的后期龟裂缺陷，保证使用质量。
作为优秀的低温快烧原料，引入透辉石的建筑陶瓷制品，其烧成温度极低，仅为980℃-1020℃左右，较之硅灰石坯体的烧成温度还要降低100℃左右。因此，将来扩大透辉石原料的使用范围，将具有更大的节能降耗效果，产生更大的经济效益。
3、珍珠岩原料
珍珠岩属于一种酸性火山岩浆喷发的玻璃质熔岩。在珍珠岩内常含有一些透长石、石英的斑晶微晶及各种形态的雏晶及稳晶矿物等，如角闪石刚、叶蜡石、黑云母等等。珍珠岩的化学组成范围一般为二氧化硅68-75%，氧化铝9-14%，氧化铁0.5-4%，二氧化钛0.13-0.2%，氧化镁0.4-1%，氧化钙1-2%，氧化钠2.5-5%，氧化钾1.5-4.5%，水3-6%。珍珠岩的氧化与熔融温度为：开始收缩温度为1025℃，软化温度为1175℃，熔融温度大于1500℃，软化温度范围为150℃，熔化温度范围为325℃。
从上述数据来看，珍珠岩开始收缩的温度比长石低120℃，软化温度低75℃，软化范围加宽95℃。由于这些特性，珍珠岩在陶瓷制品烧成中可以大大降低烧成温度，改进烧结的质量。通过进一步深入研究，珍珠岩还有一种特性，即含有珍珠岩的陶瓷坯体中，莫来石晶体形成较早，从而有利于烧结过程的展开。这样一来，含珍珠岩坯体除具有与长石-石英-黏土（高岭矿物）三元系坯体配方相同的工艺特性之外，还能降低烧成温度（从原来的1280℃降低为1180℃-1160℃），并且具有良好的热稳定性。
陶瓷坯釉料配方系统的研制
在陶瓷坯釉料配方计算和成分设计中，多采用手工进行，不仅耗费大量人力，而且计算出的结果不一定是最优解。近年来，国内外学者开发研制了一些最优化计算软件，大多数采用FORTRAN、BASIC、ALOGOL 60等语言在DOS环境下编写而成，当满足一定条件时，可得到较好的配料结果。但这些软件普遍存在一些问题：①DOS下软件界面不友好，不能实行人机对话，大量输入参数需要使用者非常熟悉该软件和设计该软件的语言。②缺乏相应的软件管理及维护功能，对大量数据也缺乏相应的管理功能。③没有提供在线帮助。为此，我们采用C语言设计了坯釉料配方优化程序，并利用Visual Foxpro 5.0开发工具编制了数据库管理系统和软件界面。
1 坯釉料配方最优化计算
1.1 坯、釉料配方计算的一般过程及约束条件
配方计算是在已知坯、釉料化学组成和一组备择原料化学组成的前提下，要求通过计算得到配方(即原料的配料比或配料组成)，使得配方所得坯釉料的化学组成尽可能与设计的坯釉料化学组成接近。设Xij为第i种原料的第j种成分的百分比含量值，Yj为坯釉料配方和第j种成分的百分比含量值，n为所选原料种数，m为成分个数，fi(X)为第i种原料的百分比含量。按照要求，需解：
(1)若n=m，则上述方程组为一个n阶线性方程组，可直接求解；但其解很有可能为负数，且n=m这一条件通常很难满足。
针对这一情况，很多人采用线性规划的办法来寻优，但其关系曲线在很多情况下是非线性的。再加上考虑原料的价格因素，这就成为一个多目标规划问题，我们决定采用复合形法来求解。
1.2 数学模型的建立
1.2.1 复合形法
复合形法是求解约束非线性最优化问题的最佳解法，当然对线性规划问题依然有效。它来源于无约束非线性最优化问题的单纯形法。分析方程(1)中的约束条件是一个虚假负相关约束，当等式两边同除以一基准fi(X)时，得到比率全是自由变量，这样就在运算中“消掉”了这一约束条件。但方程(1)中还隐藏着一个潜在的约束条件，即所以，这是一个求解 minf(X) (X∈En)并受约束于gu(X)＜0(u=1，2，…，k)的非线性最优化问题。应首先在设计空间内选取n+1(或k，而n+1≤k≤2n)个初始点，构成一个初始复合形，并且这些初始点或所构造的复合形要位于受约束条件限制的可行域内。对于本项设计，复合形是由2n个点构成的不规则多面体。之后对复合形进行寻优迭代计算，即利用复合形各顶点处目标函数值的大小关系，判断目标函数值的下降方向，不断丢掉函数最大的所谓最差点(Xh)，代之以既使目标函数值有所下降又能满足所有约束条件的一个新点，从而不断地构成新的复合形。如此重复计算，使新的复合形不断地向可行域的最优点移动和收缩，直至得到满足收敛准则的近似解为止。
1.2.2 目标函数的确定
由方程(1)，再考虑到原料价格因素，这就成为了多目标规划问题。计算中，我们引入两个加权系数，用一个加权系数表示价格，另一个加权系数表示各个分目标函数的相对重要程度，它的选取决定了坯釉料的各种化学成分的计算结果值的偏差大小。因此，加权系数的选择对本算法相当重要，应慎重考虑。这样采用统一目标的方法将各个值乘以加权系数，就可求解一个目标函数的最小值。它的实质就是将各个目标函数f1(X)，f2(X)，…，fn(X)统一到一个总的“统一目标函数”f(X)中，即令f(X)=f｛f1(X)，f2(X)，…，fn(X)｝使问题转化为求解min(f(X)X∈En) 且受约束于gu(X)＜0 (u=1，2，…，k)的形式，把多目标函数的最优化问题转化为单目标函数的最优化问题来求解。
由此，可得出以下数学模型：式中：wi——各种原料含量的加权值；
wj——化学成分含量的加权值；
f(X)——加权处理后的统一目标函数
1.3 最优配方计算
其基本流程为： 程序采用Turbo C编成，并在Visual C++5.0平台上编译而成，运算速度很快，优于其他算法。计算初始，人机进行对话，应用人员参与决策，使配方计算精益求精，找到配方计算的最佳协调解。实际上，对于应用者来说，这已成为一个多目标的决策分析过程。
2 集成软件设计
2.1 数据库管理系统
Visual Foxpro 5.0是Microsoft公司1996年推出的基于Windows环境下的新一代数据库管理系统开发平台。它采用了在DBMS上引入面向对象的编程技术，Rushmore、SQL等查询技术，具有良好的数据库管理功能和极强的界面、帮助设计能力。本软件包不仅在数据库管理模块上采用VFP5编成，而且其主要界面也采用它来设计。
2.2 程序的主要模块
本软件包主要包括五大模块：数据库数据管理、优化计算、坯釉性能计算、系统维护、帮助系统。其结构框图如下：
2.2.1 坯釉性能计算模块
本模块大部分性能公式均采用文献［10］编辑而成，坯釉的烧成温度公式采用了文献［11］上的新公式，计算较为准确。
2.2.2 帮助系统
本软件的帮助系统建立在运行于Windows环境上的Windows-style在线帮助系统。采用Ms Word 7.0作为文字编辑器，用Windows 95中的画笔绘制帮助画面图形，用HC31.exe进行编译，采用Windows Help(Winhelp.exe)作帮助引擎。其流程图为：此帮助系统适用于Windows操作系统。
2.3 Visual Foxpro与C语言接口设计VFP应用程序和C语言优化程序的接口设计，我们采用方法为：用VFP设计软件界面，并用与VFP配套的Visual C++5.0将C语言应用程序编译成可执行的快速视窗应用程序，通过Windows提供的PIF编辑器将它设定为可以运行于Windows后台的DOS程序。C程序参数通过共同约定的数据文件格式来获得。输入数据由VFP接收，然后将它转为文本文件提供给优化模块，启动优化模块进行计算，计算结果以文本文件传送给VFP设计界面显示出来。
3 结语
采用VFP数据库管理开发系统和C语言将数据库技术与陶瓷配方优化技术结合起来，开发的Windows版陶瓷配方系统，功能强大，能满足各类陶瓷生产厂家的要求；在线帮助使用户不需培训便可很快学会使用该软件包，值得推广。
台湾“陶瓷大王”为瓷都增添亮色
走进景德镇国际陶瓷博览会精品展区，人们的目光顿时被一件件精美的瓷器所吸引。这边，一只翩翩起舞的浅黄色蝴蝶，微微颤动着翅膀，栩栩如生地停驻在水仙的花瓣上。那边，粉红色娇艳欲滴的鲜花飘落在茶杯边，仿佛散发着香气……
这是在日前召开的２００６年中国景德镇国际陶瓷博览会上的动人一幕。
台湾“陶瓷大王”为瓷都增添亮色
２００６景德镇国际陶瓷博览会上的法蓝瓷
把大自然的花草丰姿、虫鸟律动栩栩如生地呈现出来的，是一种叫“法蓝瓷”的新品。这种将流线线条与东方典雅气质融为一体的艺术品，成为本届博览会上最大的亮点，并在本次博览会上荣获金奖。
法蓝瓷的创始人是台湾“陶瓷大王”陈立恒。２００４年２月，他创办的海畅法蓝瓷有限公司成为第一家落户千年瓷都的台湾陶瓷企业。
“法蓝瓷这个新兴的陶瓷品牌在古老的瓷都扎根，有一种回到母亲怀抱的感觉。”陈立恒说，“我之所以要在景德镇建立高价陶瓷的制造中心，是因为这里有良好的投资环境、丰富的陶瓷人才、完善的陶瓷产业链，劳动成本也低。”
“景德镇瓷器在世界上非常知名。在景德镇设厂，法蓝瓷挂上的‘景德镇制’，无形中提高了品牌价值。”他说。
法蓝瓷传承彩绘陶瓷的精湛工艺，使用特制的釉下彩技术，可使色彩长久不变。海畅公司拥有的“倒角脱模工法”专利技术，用于制作融合浮雕与雕塑的精致立体造型，使得瓷器成品相当精美。在２００２年纽约礼品展中，法蓝瓷“蝶舞”系列被评为该展年度最佳收藏品第一名。
目前，景德镇已成为法蓝瓷最大的生产基地。
陈立恒将法蓝瓷带到了景德镇，也引来更多的台湾陶瓷企业在瓷都创业。近两年，来景德镇投资的台湾陶瓷企业已涉及陶瓷原料、材料、包装及生产等各个产业领域，初步形成了聚集效应。
景德镇市瓷局局长黄康明介绍说：“台湾陶瓷企业进驻景德镇，为千年瓷都吸引世界更多的关注增添了新亮色。他们既给景德镇传统陶瓷产业带来了新的技术、管理及设计理念，也在这里打出了品牌。海畅公司就是成功的范例。”
高新技术给瓷都带来新活力
景德镇拥有全国惟一的国家级陶瓷研究所，并且拥有省市级研究机构５家，陶瓷研究人员２０００多人，占全国陶瓷科研人员的半数以上。近年来，该市注重整合国家、省、市的各级有关科研资源，在传统产业中大量采用高新技术，千年瓷都由此焕发了新的活力。
景德镇近年重点建设的陶瓷高新技术开发区，成为产、学、研相结合的新载体。其中，国家日用及建筑陶瓷研究中心，已研发出了包括彩瓷、陶瓷旅行杯、介质陶瓷、蜂窝陶瓷、超耐热陶瓷、泡沫陶瓷等一窝“金蛋”。
日前，由国家陶瓷工程中心自主研发的大规格超薄陶瓷釉面砖在景德镇问世。与普通瓷砖相比，这种新型釉面砖生产线一年可节约１６００吨燃油，节约矿物资源２．４万吨，降低生产成本１０００万元左右。同时产品还实现了不含铅、镉等有害元素。这一科技创新成果，使得中国的建筑陶瓷占据了世界领先位置，标志着中国建筑瓷砖即将进入“超薄”时代。
景德镇市市长虞国庆告诉记者，“我们正在和国家科技部联手建设国家级的陶瓷产业基地、研发基地、教育基地和交流基地，将在保持艺术陶瓷发展的基础上，重点发展新材料高技术陶瓷、艺术化薄板建筑陶瓷，不断扩大高档日用瓷规模，形成以优势产品为主导的大陶瓷产业格局。”
“在传统中找到好的东西，在传统的基础上去创新，关键在于利用好‘景德镇’这３个字的优势。”虞国庆接着说，“当前，业的发展正处于开放的创新时期。通过推广高新技术，景德镇可以带动更多的中国陶瓷品牌走向国际，使中国再度成为世界瓷艺的焦点。”
陶瓷陶艺大师促产业不断创新
中外陶艺家在中华陶艺村现场交流
如今的景德镇，擅长绘画作诗的人多得很，民间的名人工作室、名人作坊、名人名作专卖店在大街小巷随处可见。充分发挥名人作用与效应，是当地近年来工艺美术陶瓷新品种、新器型、新花面层出不穷的重要原因。
新都民营陶瓷园是一个集陶瓷生产、名人作坊、外贸出口、产品直销于一体的大型企业。这家企业以名家创作设计为龙头，２００５年在园中设立了一座陶艺大师的艺术殿堂――中华陶艺村。这是我国第一个为中外陶艺家提供艺术创作、精品展示、学术交流的大型基地，如今已有数十位中外陶瓷艺术家以及几百户陶瓷业主相约入园，王锡良、张松茂、王隆夫、周国桢、李菊生、刘平等２０名中国工艺美术大师、知名教授、中国陶瓷美术大师和江西省陶瓷工艺美术大师，成为中华陶艺村的第一批村民。随着这些陶瓷陶艺大师前来进行艺术创作和学术交流，园区陶瓷产业也不断蓬勃发展。
景德镇的艺术陶瓷、日用陶瓷正在“变脸”
川剧表演艺术中有一绝活，叫“变脸”。近年来，发展每年都有精彩的面孔亮相，个中缘由何在？且看——
如何“变脸”
1995年，处于改革进程中的年工业产值步入低谷；2010年，全市陶瓷工业产值已飙升至160.2亿元。今年发展态势强劲，1到5月底，就实现陶瓷工业产值98.1亿元，你见过使用在航天工程中的高技术陶瓷吗？
你看过不是用图案装饰，而是用雕刻技艺来表现蝴蝶的瓷餐具吗？……
这些高科技含量高，文化韵味十足，极其富有创意的陶瓷，都是景德镇市近年来陆续亮相的陶瓷新面孔，一次次“变睑”，展示出步入新世纪以来的动人风采。
高科技陶瓷：点“瓷”成金。
高科技陶瓷既可上九天揽月，又可下深海作业。不管是在国家航天工程上，还是在高速铁路配套工程中，处处都有景德镇高科技陶瓷的“脸孔”。通过高科技点“瓷”成金，陶瓷能够变脸为轻松目如切莱、削水果的系列刀具，一套瓷刀具，售价少则数百元，高则上千元。
瓷刀只是景德镇高科技陶瓷产品的一个缩影。2008年底，学院科研人员历经20年攻关的低膨胀陶瓷项目一举摘下国家科技进步二等奖，成为新中国成立以来，科研项目获得的国家最高奖项。依托学院的科研力量，一项项陶瓷科技成果迅即在工业园内孵化，投入生产中。
如今，以远红外陶瓷、功能陶瓷、结构陶瓷、生物陶瓷、电子陶瓷等为系列产品的高科技陶瓷企业落户园区，包括台湾、浙江三雄、潮州东富盈、神飞特陶户高技术陶瓷企业相继加盟，集聚效应开始显现。
低碳陶瓷：亮相世博会
2010年5月12日，第一栋零碳建筑物于上海世博会闪亮登场，走入零碳大堂，印人眼帘的是以八色鸟、朱鹗等濒临绝种的保育物种为创作主题，这些精美瓷器都来自景德镇法蓝瓷公司，从设计研发、生产制造、品牌营销，每个环节都实践环保零碳理念，尽展景德镇低碳陶瓷的风采。
为了设计生产低碳陶瓷，法蓝瓷公司在制造上更采用无铅釉药，使用干净的电窑设备和高级天然气来取代重油等高污染燃料；
研发特殊的釉料与瓷土配方，得以降低瓷器烧成温度195度，减少30%的能源消耗；更在工厂园区大规模种植数万株红豆杉与红枫等树种，平衡二氧化碳排放，着重生态平衡、一步步实践从减碳走向零碳的环保之路。
创意陶瓷：基地遍全城
你带过用陶瓷制悔的项链吗？
你听过悦耳的瓷笛声吗？
文化有底蕴，有特色，发展创意陶瓷自然具有资源优势，一个个创意陶瓷基地先后在城市的东西、南北中出现。
——在景德镇南郊三宝村，四周群山环抱，绿意盎然。人们经常在这个被称为国际陶艺村的地方，看到来自世界各地的陶艺家们来这里创作、交流。
——在景德镇东郊明清园，外来企业乐天陶社人驻，陶瓷企业改制，让这里成为创意陶瓷的大市场。2009年10月21日，“文化创意产业基地”在这里正式揭牌，共有170多户成员入驻，创造了1000多个工作岗位，成为陶瓷雕塑与创意文化产业结合的成功范例。
——在景德镇西郊龙塘村，景德镇国际陶瓷艺术创意中心于2010年6月正式动工。这是以吸引500位国内、国际大师工作室为主的全国乃至全球陶瓷艺术创意产业基地，形成陶瓷创作、设计、生产、装饰、包装、销售、旅游、服务等一条龙的创意产业园。短短5个月，综合服务中心大楼就已经封顶。日前，项目主体土建工程已完工，施工单位正在抓紧进行内部装修和环境绿化工作，力争早日投入使用发挥效益。
传统陶瓷：旧貌换新颜
一团泥料顷刻间就被拉成一只规整的碗坯，一只名为《鬼谷子下山》的瓷罐竟被拍出了2亿多元的天价。干百年来，景德镇的艺术陶瓷、日用陶瓷可谓巧夺天工，举世公认。
好的艺术传统自然要继承和发扬，更需要与时俱进，不断创新。景德镇艺术陶瓷和日用陶瓷发展足迹印证了这一朴素的真理。
以国家级、省级陶瓷大师和陶瓷美术设计的教授纷纷创立自己的工作室、博物馆为开始，艺术陶瓷如今在景德镇可谓风生水起，红红火火。名师、名企主动将设计理念，融入到艺术陶瓷的转型发展中。目前，景德镇有包括王锡良、张松茂、秦锡麟等在内的中国工艺美术大师23位，中国陶瓷艺术大师27位，还有江西省工艺美术大师49人和景德镇市工艺美术大师26人，专业陶瓷艺术类教授26人、副教授39人，上千名具有高级职称的陶瓷艺术专业人才，以及近万名陶瓷艺术专业工作者。
艺术陶瓷风光无限，日用陶瓷亦不逊色。昔日，一套餐具、茶具售价不过是几十、几百元。如今，动则上千的餐具、茶具比比皆是，上万元乃至十万元、上百万元一套的餐具也不是天方夜谭。餐具、茶具售价爆升的秘密同样在于转型：或邀请名师担纲设计新花面、新器型；或采用全手工成型、彩绘；或推出限量版、名人名作证书等新举，无一不是让世人看到景德镇日用陶瓷正在“变脸”。
古代陶瓷的装饰工艺之低温彩
低温彩属于陶瓷釉上装饰用彩，主要有色剂和熔剂组成，它的熔融温度较低，一般在750℃~850℃之间。色剂包括着色金属氧化物、着色硅酸盐、硅铝酸盐、铝酸盐、铬酸盐、铁酸盐等。它们在颜料中形成固溶体或混悬体。熔剂为低熔融温度的玻璃体，为碱金属硅酸盐玻璃、硼酸盐、硅酸铝玻璃或硅酸铅玻璃。色剂及合成着色矿物的熔融温度较高，在低温中不能熔融，必须混加低温熔剂作媒介来降低颜料的熔融温度，并使之牢固地附着于瓷面上。由于釉上彩绘的彩烧温度较低，所以许多陶瓷颜料都可以采用，故釉上彩绘的色彩极其丰富。
1.古彩 我国最古老的低温釉上彩装饰颜料是古彩。从目前的考古资料看，用它绘制的五彩瓷器，最早出现在近一千年前的中原地区。它同古代琉璃釉制品一样，最初很可能是舶来品，是西亚釉陶彩绘工艺，经丝绸之路传入我国。当然，目前大部分学者认为，古彩颜料和低温琉璃釉是由中国先民自主发明的。
金彩 黄金这种贵金属自古就在人们心目中具有极其高贵的地位，自然也少不了用它来装饰瓷器。陶瓷上的金彩装饰工艺，主要分三个发展阶段。第一，金箔装饰阶段。第二，本金装饰阶段。第三，洋金装饰阶段。一般情况下，我们根据器物上的金彩特征就可以大致判定出其制作年代范围。
明代及明代以前均采用金箔装饰工艺。目前，我们知道最早采用金彩作装饰的器物是唐代彩绘陶俑，数量极少。宋代以后用金彩作装饰的瓷器数量逐渐多了起来，但总体来说仍属少数。究其原因，很可能这时的金彩加工工艺，还不属于陶瓷加工工艺的范畴，应当是由当时的金铺负责加工，属于另外一个行当。因为我们在古窑址中很少发现金彩瓷片，倒是在古墓葬、古窑葬、古文化遗存中时有发现。
黄金是一种延展性极好的金属材料。古人正是利用黄金的这一特征，首先把它加工成金箔。其方法是先将黄金捶打成厚1毫米的金叶，俗称“开条子”。然后在每张金叶之间用乌金纸把它们隔开，每四十张金叶为一捆，打成包。再在打金石上用打金锤捶打，打成只有1/3竹纸的厚度。
目前我们发现，采用金箔装饰瓷器有两种方法。一种是贴金，一种戗金。前者是用毛笔直接蘸胶液在瓷器表面书写或描绘图案，待胶液半干时将金箔粘贴上并压实，胶液干透后再用硬毛刷将图案之外的金箔刷掉， 只留下涂胶处的金彩图案。后者是使用坚硬的工具在釉面进行錾刻，然后再在錾刻的沟槽内填胶、贴金，待胶液干透再将沟槽外的金箔去除。无论是前者还是后者，古人都离不开用胶液粘贴金箔，他们到底用的是什么胶液，众说纷纭，有说用大蒜汁的，亦有说用生漆的，至今还是一个未解之谜。笔者认为采用生漆的可能性更大。由于贴金箔用的胶，都是有机物质，几百年后的今天已经大部分解，加之涂层很薄，留者甚少，非高科技手段无法破解。这时的金彩牢固度较差，保存至今者多数已剥落殆尽，只剩痕迹。由此可见，因为金箔装饰工艺成本高，实用性差，所以当年采用者就寥寥无几，保存下来的更是少之又少，均为国宝。从严格意义上讲，这时的金彩加工工艺还不属于陶瓷工艺中的彩烧工艺，倒与金漆镶嵌类似，从属于陶瓷制作以外的后期深加工。
陶瓷酒坛的有效防伪设计和研制
针对当前陶瓷酒坛普遍采用的几种防伪方式，在实际应用过程中均出现不足之处的困扰，无法满足酿酒企业对酒具高等级防伪的需求。而双口圈陶瓷酒坛的瓶颈与防伪盖两方面相互独特设计的运用，从根本上解决了上述缺陷，达到真正防伪的效果，并已顺利地形成了规模产业化的局面。
景德镇中国红陶瓷酒坛
1、陶瓷酒坛防伪现状概况
随着当今生活水平的日益提高，市场上对高端名酒消费需求亦持续升温，融合了传统酒文化气息与现代陶瓷艺术光华的陶瓷酒坛已被广泛地运用在酒类包装容器上。目前充斥市场的假冒伪劣白酒不仅给消费者经济上带来损失，而且严重威胁着生命安全。现在陶瓷酒坛通常采用的三种防伪方式，在使用过程中的实际防伪效果都有缺陷之处：一次性撬断式陶瓷盖所使用的胶水，在加热到一定的温度下可熔化脱落，此特性通常被非法酒商利用灌入假酒，再用脱落的撬断式防伪盖密封后出售；而对于扭断式螺旋铝盖或塑盖和插入式塑盖，因为这些盖子的模具制作工艺要求相对简单，一些不法企业都可以轻易地仿制出以假乱真的盖子，然后不法商贩通过回收正品酒坛，将机械强度有限的扭断式螺旋盖座和插入式塑盖座拆下，原正宗瓶体又完好无损地被灌装假酒后再封上假冒的瓶盖。对于以上几种“移花接木”式的假冒手段，普通消费者是很难识别出真伪的。因此，如何提高陶瓷酒坛防伪效果这一问题亟需解决。
2、双口圈陶瓷酒坛的防伪设计特征
针对市场上陶瓷酒坛防伪所存在的欠缺问题，首先从设计上进行改进，对瓶口与外盖二者的结构方面如何整体契合进行设计构思，从中优选出新型的、有更好防伪效果的瓶口形式，然后根据陶瓷生产工艺特点要求，采用实心注浆成型制作两个口圈的坯件，先后镶接在半干燥的酒坛身筒上，经过高温烧出不开裂、不脱落的双口圈防伪特色的酒坛制品，形成瓶盖盖上后不可能再拆下的不可逆的防伪结构，即瓶身防伪内圈、防伪外圈和瓶盖防伪三位一体的防伪设计。
3、双口圈陶瓷瓶颈的主要技术创新之处
（1）单独设计出一个陶瓷外圈，它可以将插入式盖子与瓶口相接触的部位完全包裹在内，从根本上杜绝了造假者从外部破坏各类外盖座后再灌装假酒的现象。
（2）采用机械强度很高的薄钢片作为插入式外盖的锁扣部件，并在其上面设置一对开口槽与陶瓷瓶颈凸块相吻合，以此来锁定外盖，使其不可左右旋转，再增设一对单向斜扣面来与陶瓷瓶颈凸槽相咬合，以便固定外盖，使之不会上下松动。
（3）将两个口圈分别通过实心注浆成型方式制作坯件，确保了制品对规格尺寸的公差精度要求控制在±0.3mm之内，先内口、后外圈分别镶接在半干燥酒坛身筒上，经高温烧制出颈与瓶身构成一体的双口圈陶瓷酒坛。
经过以上一系列设计构造的整体型式，使得陶瓷酒坛与插入式钢片外盖均只能一次性使用。一旦带有钢片的外盖插入酒坛后，若想要拿出外盖扣件，只能打碎陶瓷酒坛。
4、双口圈瓶颈工艺设计要求
（1）工艺流程
陶瓷酒坛的瓶颈生产工艺流程图为：
配料→球磨→过筛→除铁→泥浆→陈腐→实心注桨→镶接→干燥→施釉→烧成→检验
（2）原料处理
由于成型产品的体积较小，且形状复杂，其注浆口也较一般产品的注浆口要小，所以要求泥浆必须具有相当好的流动性和适当的触变性。为此，通过对稀释剂的品种、用量等进行研究和调整，选用了纯碱、水玻璃和腐植酸钠作为电解质，达到控制实心注浆较空心注浆的坯料PH值偏高些，以防坯裂出现。
具体控制工艺参数如下：
细度（万孔筛筛余）：0.3%～1.5%；
含水率：33%～39%；
比重：1.68～1.82g/ml；
酸碱度：8～9PH；
流动性：12～20s/100ml；
陈腐时间>3day；
吸浆速度：7～10mm/h；
干燥强度：3.6～4.2MPa，
（3）成型制作
双口圈瓶颈坯体均采用实心注浆方式成型，脱模后需保持一定的湿度，内外两个颈圈按次序分别镶接在半成品身筒上，具体控制成型的相对湿度：白天75%～80%，晚上70%～76%。
（4）施釉烧成
干坯施釉后放入辊道窑进行1 200℃烧成，烧成时间为4.5小时，成品检验入库。
5、技术标准
产品公差尺寸： ±0.3 mm；
模缝线： 光滑平整，毛刺不得高于0.1 mm；
渗透性： 灌装后不渗漏；
光洁性： 瓶口内外光滑，无划痕、无裂纹、无粘粒。
6、结论
由本企业通过与有关外盖生产商积极合作，在陶瓷酒坛防伪领域内进行开拓创新，充分运用高新技术，采用成型新工艺，在研发试验中经过不断技术改进和相关测试，验证了技术路线的可行性。如今，随着此新型双口圈防伪效果更优异的陶瓷酒坛批量生产，凭借其所具有的科技含量来满足酒厂对酒具包装的艺术口味和文化内涵不断提高的需求，拓宽了企业可持续发展的更大空间，提升了在同行业中的核心竞争力，取得了明显的经济效益和社会效益。
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