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3 紫砂的内部结构
通过对紫砂样品断面用扫描电镜观察分析，紫砂与一般的陶器相比，在微观结构上的特点主要有2个，即“团粒”和气孔形态。“团粒”是以前在研究紫砂结构时，研究人员对紫砂胚胎中的一种颗粒状结构所给的名称，现已约定俗成被普遍接受。

 

3.1 “团粒”结构

图9~图14是扫描电镜下观察到的团粒及其周围组织情况。

 

 

 

图9 样品断面

图9中的胎体是在960度下烧成的，紫砂还没有形成玻璃相，晶体基本保持初始形态。我们观察到：在低温烧成后，紫砂胚体主要是由“团粒”、晶体和晶体间的气隙构成。“团粒”也是由晶体和晶体间的气隙构成，相对于周围组织，“团粒”内晶体堆积更致密，晶体间气隙更细微，晶体的主要性状为片状。

 

 

图10 样品断面

在1150度时，已经有相当数量的玻璃相生产，胚体开始有较大的收缩。在图10放大500倍的图中，我们看到：许多尺寸在10um以上的颗粒被环状气孔（缝隙）围绕，除了一粒约为50um的石英晶体粒外，其余颗粒都是由尺寸更小的晶体构成，这就是所谓的“团粒”。

左图是一粒放大2000倍的40um的“团粒”的外表面。组成团粒是尺寸在微米级的片状晶体，与“团粒”周围的组织相比，“团粒”结构更致密，“团粒”内气孔的尺寸更小。

 

 

 

图11 样品断面

温度烧成的样品，随着烧成温度上升，样品的内部趋于致密，“团粒”的轮廓变模糊。图11中间是一粒尺寸约200um的“团粒”的断面。在这颗“团粒”的周围，还存在许多10um~100um的“团粒”。与图5相一致的是，“团粒”的内部结构更致密，气孔尺寸更小。

 

图12 样品的断面

图12是样品中的一个尺寸近200um的大“团粒”，其周围分布着许多尺寸较小的“团粒”，从右面的放大图上，我们可以看到：“团粒”是由微米级的晶体构成，团粒内部致密，气孔尺寸很小，在微米级或更小。而团粒周围或“团粒之间的气孔尺寸相对大很多。片状气孔的长度最大超200um。

 

图 13 样品断面

制作样品的泥料是按传统的老方法制作的泥料，细度为原矿破碎到40目通过，没有采用真空练泥。图13下方是一颗尺寸大于400um的大“团粒”，它周围分布着许多较小的“团粒”，在大“团粒”中，我们可以看到一条“团粒”开裂形成的缝，也看到“团粒”内部有尺寸大于10um的石英晶体，但不管“团粒”尺寸是大是小，“团粒”内部致密而“团粒”相对疏松，右面的图是一颗较小的“团粒”的放大，可以清楚看到“团粒”内气孔尺寸在微米级，而“团粒”外的气孔尺寸大了一个数量级以上。

 

图14 样品的断面

样品是直接将原矿煅烧所获，图10和图12中的“团粒”与图14中原矿的局部相近，原矿主要由片状和颗粒状晶体及气孔构成，其致密度高于成品泥所做样品。

分析图7至图12中紫砂胚体断面，并结合紫砂泥料中的加工工艺，可以对“团粒”有以下的认识：

（1）“团粒”是紫砂胚体中的一种主要结构成分。紫砂胚胎是由“团粒”和“团粒”间的晶体、玻璃相、气孔为主构成，“团粒”本身是由晶体、玻璃相和气孔构成。

（2）在同一胚体中，“团粒”的组成、大小和性状不一致。

（3） “团粒”内部结构致密。相对于周围组织，“团粒”内的晶体尺寸小、气孔尺寸也小。

（4）“团粒”周围的组织密度小于“团粒”内部，并且由于“团粒”在堆积时相互作用（包括大小尺寸的晶体），团粒间容易形成较大尺寸的片状气孔。

（5）可以认为，紫砂的“砂”就是指“团粒”，团粒是紫砂的特征之一。“团粒”的概念可以这样的定义：“团粒”是紫砂原料处理时形成的包含多种矿物相的颗粒，其内部组成与原矿一致，“团粒”尺寸通常在10um以上。

 

3.2紫砂的气孔形态

通过扫描电镜对紫砂断面的观察：可以看到紫砂胚胎内部的气孔形态与许多普通陶瓷胚胎体内的气孔形态有很大差异。根据图8~图12的观察，紫砂胚胎体内的气孔可以分成如下几种：①环绕“团粒”的“壳”状气孔；②“团粒”之间形成的较大的片状气孔；③“团粒”周围组织中中等尺寸片状气孔；④“团粒”内部的微小气孔；⑤“团粒”周围组织中的数量较少的非片状大气孔。下面对这些气孔的产生和作用进行分析。

（1）
环绕“团粒”的“壳”状气孔。紫砂泥胚从干燥开始就不断的失重和收缩，一直持续到胚体完全烧结。胚体在干燥和烧成早起失去水分，烧成中期失去有机物和盐类分解释放的气体，导致胚体内矿物晶体间产生大量气孔，并且胚体在干燥和烧成后期会产生较大收缩。胚体不断向胚体中心收缩，但胚体内的“团粒”作为一个独立的组织结构，它的收缩是向团粒中心收缩。这样因为“团粒”周围组织和“团粒”收缩方向不一致，导致“团粒”与周围的组织间形成尺寸较为宽的缝隙——“壳”状气孔。“壳”状气孔能有效阻止胚体内形成较大的贯穿气孔。随着烧成温度的提高，胚体逐渐收缩，“壳”状气孔变薄，且由于局部的粘结，|“壳”状气孔转变成第一个尺寸较小的片状气孔。

（2）
“团粒”之间形成的较大片状气孔。“团粒”间有一些尺寸很大的片状气孔，长度在10微米级到百微米级之间，它的形成和“壳”状气孔结合在一起导致气孔尺寸变大，另一方面“团粒”不是 单一的球状体或似球状体，而是具有各种性状，当各种不规则形状的“团粒”聚集在一起时，容易产生拱桥效应，导致“团粒”间气孔尺寸很大。

由图中可以看出团粒间的大七孔具有方向性，大的片状气孔都处于水平方向，这个现象的原因和紫砂成型的方式有关。紫砂成型时采用的拍片法，将厚泥块或泥片拍打成3~4mm后的泥片。在拍片时，泥料内部的颗粒在高度方面受到挤压向水平方向移动，这种移动导致了气孔的方向性。

（3）
“团粒”周围组织中的片状气孔。从上面图中可以观察到，“团粒”周围组织中的气孔尺寸小于上述两种气孔的尺寸，但又比“团粒”内部的气孔尺寸大很多，大部分在微米级到十微米级之间。这些气孔的形状是片状，并且具有方向性。“团粒”附件的片状气孔与“壳”状气孔平行，其他部位的则与大片状气孔平行，导致气孔趋于平行排列的原因是因为紫砂泥料中的片状晶体尺寸大，在用拍片法处理紫砂泥料时，片状晶体会趋于定向排列。也就是导致晶体间气孔趋于定向排列。

（4）
“团粒”内部的微小气孔。“团粒”内部的气孔也以片状气孔为主，但与“团粒”外的气孔相比较，尺寸小很多，一般在微米级甚至更小。“团粒”内部的片状气孔没有方向性，可以认为“团粒”内保持了紫砂原矿的组成结构。

（5）
非片状大气孔。在紫砂胚胎内部有少量的非片状大气孔，其尺寸在百微米以上。这些气孔主要来源于泥料加工时存在于泥料中的小气泡。如图15，将09-18#样品与02-08#样品、02-16#样品与07-16#样品相比较，由于09-18#样品没有进行真空练泥，其内部的非片状大气孔多。

 

图15 4个样品放大50倍的断面

 

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