特殊、特种耐火材料介绍

发布时间：2020/9/29 11:34:34

特殊、特种耐火材料是指：1高熔点氧化物；2难熔化合物；3金属陶瓷；4高温无机涂层；5纤维及其增强材料。

特殊耐火材料

特殊耐火材料是在传统陶瓷和普通耐火材料的基础上发展起来的一组熔点在2000℃以上的新型材料。当今由于材料科学的迅速发展，形成了学科之间的交叉、各种材料之间的相贯，因此，科学家们提出了把在传统硅酸盐材料（包括玻璃、水泥、搪瓷、陶、瓷耐火材料）中发展出来的各种新型材料称为新型无机非金属材料。把传统硅酸盐材料和新无机材料又统称为陶瓷。进一步，把以矿物为原料的制品（大多数是硅酸盐组成物）跟非直接用矿物做说料的制品（大多数是非硅酸盐组成物）区分为传统陶瓷和新型陶瓷。传统陶瓷是指组成硅酸盐工业的那些陶瓷制品。主要是粘土砖、水泥及硅盐玻璃；新型陶瓷包括纯氧化物陶瓷、碳化物陶瓷、氮化物陶瓷、硼化物陶瓷、金属陶瓷、玻璃陶瓷、铁电陶瓷、核燃料陶浇、电光陶瓷、单晶、非硅酸盐玻璃、分子筛、无气孔多晶氧化物等。陶瓷实际上是无机非金属材料的总称。它与金属材料、有机材料构成整个材料世界。从耐火忖料这一特定的含义出发，同时又为了区别于传统陶瓷和传统耐火材料，我们把这 一部分新型陶瓷相对的称为特殊耐火材料。作为耐火材料而言，特种耐火材料的发展是与高温技术、特别是冶金工业的发展紧密相关的。各种新兴技术的飞速发展.需要发展各种新金厲。特殊合金和半导体材料。在冶炼制取这些材料时，往往在熔化温度下会与普通的耐火材料起反应而侵蚀，而金属容器会污染冶炼材料，不适合作为这些材料的熔化、蒸馏、浇铸、合金化过程的盛器或单晶生长用盛器。因此，需发展一种新型的耐高温、耐腐蚀的耐火材料；同时，随着近代钢铁生产向着电子化、连续化、大塑化的先进炼钢技术发展，传统使用的普通耐火材料已远远不能满足比过去更为苛刻的冶炼要求，如耐更高温度、耐高温下的化学腐蚀、耐高温冲刷、耐热震及在这些苛刻环境中延长使用等命等，因此也迫切需要提高耐火材料性能，发展新的耐火材料品种；航天技术的发展，要求所用的材料能经受一定的机械应力和机械冲击、瞬时几千度的热震、高速气流和尘埃的冲刷、氧化、还原和各种化学腐蚀、高能辐射和中子轰击等。因此需寻找更好的材料取代无法胜任的金属。由于钢铁工业、高温技术、电子技术的发展，从使用上对材料提出了更高的要求，迫使人们不得不在传统耐火材料和传统陶浇的制造工艺基础上，参考这些材料中所选用的高熔点物质类型和制造工艺，从材质、工艺、性能、品沖诸方面加以改迸并创新，从而生产出具有化学纯度、髙熔点、良好的化学 稳定性、热稳定性、高温强度和致密度特性的特殊耐火材料。它们包括：纯氧化物耐火材料、非氧化物耐火材料、高温无机、涂层材料。纯氧化物耐火材料一股是指熔点在2000℃以上的单纯氧化物制成的耐火材料。又称纯 氧化物陶瓷。由一种金属元素的单一氧化物或几种金属元索的复合氧化物制成。纯氧化物耐火材料在发展之初，主要是制做在特殊场合使用的耐高温部件和冶炼稀贵金属的坩埚耐火材料。在后来的发胰过程中，逐渐发现它们除了耐高温的性能外，还具有许多在高温下的其他优良性能，因此，逐渐被广泛地应用到新的科学技术领域中。由于氧化物材料所使用的原料丰富，供应方便，制造工艺又基本上是脱胎于传统陶瓷和耐火材料，因此，经过半个世纪的研制和生产，工艺日趋成熟，品种不断增加，成为特殊耐火材料中被研究得早、深入、全面、工艺技术成熟、商品生产数多和应用广的材料。

特种耐火材料

随着科学技术的飞速发展，在广泛的材料领域中出现了许多新材料。其中，特种耐火材料就是在传统陶瓷和耐火材料的基础上发展起来的一组新型无机材料，也称做高温陶瓷材料。　

传统陶瓷的生产工艺是将原料制成细粉再成型。用陶瓷的方法制造耐火材料也算是特殊工艺方法，应该在第五章叙述，但由于特种耐火材料化学成分的高纯度，超级的耐火性能，各种特殊性能，复杂的制品形状，特别的使用条件等，可以成为一个单独体系，作为一章在此作系统叙述。

特种耐火材料的发展与高温技术，特别是现代高新技术的发展密切相关。近代空间技术，高速飞行器（人造地球卫星）的喷射推进装备发展，尤其喷射发动机的燃气涡轮旋转叶片、喷嘴、前锥体（雷达天线罩）、尾锥整流子等受到高温、高速气流的直接作用，难熔金属和耐热合金在高温下的断裂强度、蠕变、抗氧化性等性能达到了使用极限，需寻找更好的特种耐火材料。先进的冶金技术，需要更耐高温，抗侵蚀，抗热震的功能材料。冶炼各种新金属、特殊合金和半导体材料的纯度要求很高，可是在熔化温度下容易与普通耐火材料起反应而使一般耐火材料受侵蚀。金属质的容器更不适合作为这些材料的熔铸、蒸馏、浇涛、合金化过程的盛器或单晶生长用盛器，因为会污染冶炼的材料。还有航天、电子等现代技术都要求高性能的耐火材料。

特种耐火材料与传统的耐火材料相比具有以下特点：　　（1）大多数特种耐火材料的材质已经超出了硅酸盐范围，而且品位高、纯度高，熔点都在2000℃以上（个别的为1728℃）；　　（2）成型工艺不局限半干成型，除了大量应用注浆法和可塑法成型外，还采用等静压、气相沉积、热压、电熔等，而且大多数采用微米（μm）级的细粉料；　　（3）制品烧成温度很高（1600～2000℃，甚至更高），并在各种烧成气氛或真空中烧成；　　（4）它不仅制成砖，棒，罐等厚实制品，还制成管、板、片、坩埚等薄型制品，中空的球状制品，高度分散的散状材料，还可制成透明或半透明制品，柔软如丝的纤维，各种宝石般的单晶以及硬度仅次于金刚石的超硬材料；　　（5）它除了具有耐火性能外，有的还具有更好的电、热、机械、化学等性能，因此它除了用于高温工业，还广泛用于其他部门。

特殊耐火材料之氧化镁制品的生产工艺

工业中制取氧化镁主要从菱镁矿（MgCO3）、白云石（MgCO3·CaCO3）、水镁石[Mg(OH)2]、泻利盐（MgSO4·7H2O）、硫酸镁石（MgSO4·H2O）和氯化镁（MgCl2·6H2O）中提取。近年来，从海水中提取氧化镁也已达到大规模工业生产阶段，这是取之不尽的来源。

为制得高纯氧化镁原料，须将上述原料再进行化学处理。通常将其熔与酸或水中，净化溶液，随后沉淀为镁的氢氧化物或碱式碳酸盐等，后经加工热分解可得到纯的氧化镁原料。

把高纯氧化镁再经过电熔可制得无色透明的晶块，也是只制造氧化镁制品的原料之一。

纯氧化镁的烧结能力决定于其制取方法、预烧温度、存在的杂质和加入物等。

欲制得高纯度和高密度的氧化镁制品，其原料推荐是氢氧化镁。在制造工艺中，不论何种来源的氧化镁原料可预先水化制得氢氧化镁，然后再经过预烧以获得易烧结的氧化镁原料。

也有将氧化镁用酒精和矿物油拌和后压块，然后预烧。预烧后磨至需要的细度。

无论预烧温度高低，MgO可溶于酸中，因此，不能用钢球粉碎和用酸处理，可采用刚玉质磨衬和刚玉质研体研磨。

氧化镁制品和氧化铝制品的生产工艺相似，但是在工艺过程中要注意防止水化和控制水化程度。

氧化镁制品按其化学性质是典型碱性耐火材料。由于它对金属和碱性溶液有较强的抗侵蚀能力，故可大量用作冶金容器。高纯氧化镁坩埚适于熔化高纯铁及其合金以及镍、铀、钍、锌、锡、铝、铜、钴、铜及其合金等，也可用来盛装熔融的氧化铝和铝盐。用氧化镁制得的热电偶保护管可用于测量超过2000°C的高温。氧化镁制品还可用作高温炉炉衬。

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