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    特殊、特種耐火材料介紹
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    特殊、特種耐火材料介紹

    發布時間:2020/9/29 11:34:34
    特殊、特種耐火材料是指:1高熔點氧化物;2難熔化合物;3金屬陶瓷;4高溫無機涂層;5纖維及其增強材料。

    特殊耐火材料
    特殊耐火材料是在傳統陶瓷和普通耐火材料的基礎上發展起來的一組熔點在2000℃以上的新型材料。當今由于材料科學的迅速發展,形成了學科之間的交叉、各種材料之間的相貫,因此,科學家們提出了把在傳統硅酸鹽材料(包括玻璃、水泥、搪瓷、陶、瓷耐火材料)中發展出來的各種新型材料稱為新型無機非金屬材料。把傳統硅酸鹽材料和新無機材料又統稱為陶瓷。進一步,把以礦物為原料的制品(大多數是硅酸鹽組成物)跟非直接用礦物做說料的制品(大多數是非硅酸鹽組成物)區分為傳統陶瓷和新型陶瓷。傳統陶瓷是指組成硅酸鹽工業的那些陶瓷制品。主要是粘土磚、水泥及硅鹽玻璃;新型陶瓷包括純氧化物陶瓷、碳化物陶瓷、氮化物陶瓷、硼化物陶瓷、金屬陶瓷、玻璃陶瓷、鐵電陶瓷、核燃料陶澆、電光陶瓷、單晶、非硅酸鹽玻璃、分子篩、無氣孔多晶氧化物等。陶瓷實際上是無機非金屬材料的總稱。它與金屬材料、有機材料構成整個材料世界。從耐火忖料這一特定的含義出發,同時又為了區別于傳統陶瓷和傳統耐火材料,我們把這 一部分新型陶瓷相對的稱為特殊耐火材料。作為耐火材料而言,特種耐火材料的發展是與高溫技術、特別是冶金工業的發展緊密相關的。各種新興技術的飛速發展.需要發展各種新金厲。特殊合金和半導體材料。在冶煉制取這些材料時,往往在熔化溫度下會與普通的耐火材料起反應而侵蝕,而金屬容器會污染冶煉材料,不適合作為這些材料的熔化、蒸餾、澆鑄、合金化過程的盛器或單晶生長用盛器。因此,必須發展一種新型的耐高溫、耐腐蝕的耐火材料;同時,隨著近代鋼鐵生產向著電子化、連續化、大塑化的先進煉鋼技術發展,傳統使用的普通耐火材料已遠遠不能滿足比過去更為苛刻的冶煉要求,如耐更高溫度、耐高溫下的化學腐蝕、耐高溫沖刷、耐熱震及在這些苛刻環境中延長使用等命等,因此也迫切需要提高耐火材料性能,發展新的耐火材料品種;航天技術的發展,要求所用的材料能經受一定的機械應力和機械沖擊、瞬時幾千度的熱震、高速氣流和塵埃的沖刷、氧化、還原和各種化學腐蝕、高能輻射和中子轟擊等。因此必須尋找更好的材料取代無法勝任的金屬。由于鋼鐵工業、高溫技術、電子技術的發展,從使用上對材料提出了更高的要求,迫使人們不得不在傳統耐火材料和傳統陶澆的制造工藝基礎上,參考這些材料中所選用的高熔點物質類型和制造工藝,從材質、工藝、性能、品沖諸方面加以改迸并創新,從而生產出具有化學純度、髙熔點、良好的化學 穩定性、熱穩定性、高溫強度和致密度特性的特殊耐火材料。它們包括:純氧化物耐火材料、非氧化物耐火材料、高溫無機、涂層材料。純氧化物耐火材料一股是指熔點在2000℃以上的單純氧化物制成的耐火材料。又稱純 氧化物陶瓷。由一種金屬元素的單一氧化物或幾種金屬元索的復合氧化物制成。純氧化物耐火材料在發展之初,主要是制做在特殊場合使用的耐高溫部件和冶煉稀貴金屬的坩堝耐火材料。在后來的發胰過程中,逐漸發現它們除了耐高溫的性能外,還具有許多在高溫下的其他優良性能,因此,逐漸被廣泛地應用到新的科學技術領域中。由于氧化物材料所使用的原料豐富,供應方便,制造工藝又基本上是脫胎于傳統陶瓷和耐火材料,因此,經過半個世紀的研制和生產,工藝日趨成熟,品種不斷增加,成為特殊耐火材料中被研究得早、深入、全面、工藝技術成熟、商品生產數多和應用廣的材料。

    特種耐火材料
    隨著科學技術的飛速發展,在廣泛的材料領域中出現了許多新材料。其中,特種耐火材料就是在傳統陶瓷和耐火材料的基礎上發展起來的一組新型無機材料,也稱做高溫陶瓷材料。 

    傳統陶瓷的生產工藝是將原料制成細粉再成型。用陶瓷的方法制造耐火材料也算是特殊工藝方法,應該在第五章敘述,但由于特種耐火材料化學成分的高純度,超級的耐火性能,各種特殊性能,復雜的制品形狀,特別的使用條件等,可以成為一個單獨體系,作為一章在此作系統敘述。

    特種耐火材料的發展與高溫技術,特別是現代高新技術的發展密切相關。近代空間技術,高速飛行器(人造地球衛星)的噴射推進裝備發展,尤其噴射發動機的燃氣渦輪旋轉葉片、噴嘴、前錐體(雷達天線罩)、尾錐整流子等受到高溫、高速氣流的直接作用,難熔金屬和耐熱合金在高溫下的斷裂強度、蠕變、抗氧化性等性能達到了使用極限,必須尋找更好的特種耐火材料。先進的冶金技術,需要更耐高溫,抗侵蝕,抗熱震的功能材料。冶煉各種新金屬、特殊合金和半導體材料的純度要求很高,可是在熔化溫度下容易與普通耐火材料起反應而使一般耐火材料受侵蝕。金屬質的容器更不適合作為這些材料的熔鑄、蒸餾、澆濤、合金化過程的盛器或單晶生長用盛器,因為會污染冶煉的材料。還有航天、電子等現代技術都要求高性能的耐火材料。

    特種耐火材料與傳統的耐火材料相比具有以下特點:  (1)大多數特種耐火材料的材質已經超出了硅酸鹽范圍,而且品位高、純度高,熔點都在2000℃以上(個別的為1728℃);  (2)成型工藝不局限半干成型,除了大量應用注漿法和可塑法成型外,還采用等靜壓、氣相沉積、熱壓、電熔等,而且大多數采用微米(μm)級的細粉料;  (3)制品燒成溫度很高(1600~2000℃,甚至更高),并在各種燒成氣氛或真空中燒成;  (4)它不僅制成磚,棒,罐等厚實制品,還制成管、板、片、坩堝等薄型制品,中空的球狀制品,高度分散的散狀材料,還可制成透明或半透明制品,柔軟如絲的纖維,各種寶石般的單晶以及硬度僅次于金剛石的超硬材料;  (5)它除了具有耐火性能外,有的還具有更好的電、熱、機械、化學等性能,因此它除了用于高溫工業,還廣泛用于其他部門。

    特殊耐火材料之氧化鎂制品的生產工藝
    工業中制取氧化鎂主要從菱鎂礦(MgCO3)、白云石(MgCO3·CaCO3)、水鎂石[Mg(OH)2]、瀉利鹽(MgSO4·7H2O)、硫酸鎂石(MgSO4·H2O)和氯化鎂(MgCl2·6H2O)中提取。近年來,從海水中提取氧化鎂也已達到大規模工業生產階段,這是取之不盡的來源。

    為制得高純氧化鎂原料,須將上述原料再進行化學處理。通常將其熔與酸或水中,凈化溶液,隨后沉淀為鎂的氫氧化物或堿式碳酸鹽等,最后經加工熱分解可得到純的氧化鎂原料。

    把高純氧化鎂再經過電熔可制得無色透明的晶塊,也是只制造氧化鎂制品的原料之一。
    純氧化鎂的燒結能力決定于其制取方法、預燒溫度、存在的雜質和加入物等。
    欲制得高純度和高密度的氧化鎂制品,其原料最好是氫氧化鎂。在制造工藝中,不論何種來源的氧化鎂原料可預先水化制得氫氧化鎂,然后再經過預燒以獲得易燒結的氧化鎂原料。

    也有將氧化鎂用酒精和礦物油拌和后壓塊,然后預燒。預燒后磨至需要的細度。
    無論預燒溫度高低,MgO可溶于酸中,因此,不能用鋼球粉碎和用酸處理,可采用剛玉質磨襯和剛玉質研體研磨。
    氧化鎂制品和氧化鋁制品的生產工藝相似,但是在工藝過程中要注意防止水化和控制水化程度。

    氧化鎂制品按其化學性質是典型堿性耐火材料。由于它對金屬和堿性溶液有較強的抗侵蝕能力,故可大量用作冶金容器。高純氧化鎂坩堝適于熔化高純鐵及其合金以及鎳、鈾、釷、鋅、錫、鋁、銅、鈷、銅及其合金等,也可用來盛裝熔融的氧化鋁和鋁鹽。用氧化鎂制得的熱電偶保護管可用于測量超過2000°C的高溫。氧化鎂制品還可用作高溫爐爐襯。
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