耐火材料(11)特种耐火材料.ppt

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1、特种耐火材料特种耐火材料 具有较高的化学纯度、高的熔点、大的高温结构强度、良好的化学稳定性和热稳定性等特性。一般包括高熔点氧化物、难熔化合物及其衍生的其它化合物。特种耐火材料的生产特点是：1原料纯度高，熔点高，难烧结。大多采用晶格缺陷多，活性较高的微米级细料，以利于烧结。2成型工艺很多。如注浆法、模压法、挤压法、热压注法、热压法、等静压法、气相沉积法和等离于喷涂法等。3坯体要在1600一2000或更高的温度下烧成。纯氧化物制品，熔点高，杂质少，烧结主要靠晶相的再结晶作用。烧结的方法有气体放电烧结、加压烧结、连续热压等。4制品种类很多。传统制品有砖、体、罐等制品。薄型制品有管、板、片、坩埚等。还

2、有中空制品和散状料等。23 第一节 高温陶瓷材料 一、氧化物制品 高熔点氧化物一般是指熔点在1723以上的各种氧化物。常用的特种耐火材料中单一氧化物制品有：ZrO2、AI203、Mg0、BeO、CaO、ThO2、UO2、TiO2和SiO2。常用的复合氧化物制品有：莫来石、锆英石、镁铝尖晶石 氧化物制品的特点是：耐火性高；高温下抗氧化性能强；在高温下有较高的机械强度；高温下与金属接触具有很高的稳定性；大多数氧化物具有电绝缘性能等。41 1氧化铝制品氧化铝制品 原料:工业氧化铝。含A1203:9999.5%氧化铝制品一般采用注浆法、模压法、挤压法或热压法成型。纯的氧化铝坯体须经1000以下及l00

3、0一1600两段缓慢加热后，在1800下高温烧成。氧化铝制品几乎完全是由刚玉构成。它的化学稳定性好,在1700-1800下能抵抗除氟以外的一切气体的侵蚀，在氧化气氛和还原性气氛中很稳定。可制成熔炼多种金属的刚玉坩埚、热电偶套管、火花塞及高温金属液体、气体的过滤器和输送管道。电炉炉胆、陶瓷切割工具及金属丝拉模等。5 2 2氧化镁制品氧化镁制品 原料：氢氧化镁制取的氧化镁,具有最好的烧结性能。大多采用压制法或捣打法或注浆法成型。(1)有很高的使用温度。因为氧化镁的熔点很高(2800)。(2)有较高的蒸汽压。真空中温度超过2300一2400时易挥发，在高温还原气氛条件下，很容易被碳还原成金属镁。(3

4、)氧化镁为碱性氧化物。制品对酸性物质抵抗能力差，而几乎不被碱性熔液侵蚀。氧化镁不与Fe、Ni、U、Th、Zn、AI、Mo、Mg、Cu、Pa、Co及铜硼合金等发生作用，可用作上述金属熔炼坩埚、铸模和炉衬材料。(4)氧化镁制品高温稳定性好，但温度达2000时很快与某些金属和碳比物发生作用而损毁。(5)氧化镁粉和未烧结的氧化镁坯体极易水化生成氢氧化镁。6 3 3稳定性氧化锆制品稳定性氧化锆制品 熔点为2677。(1)氧化锆熔点高，且不与铂、钯、铑等稀贵金属作用、可反复用作熔炼这些金属的坩埚。它不被熔融铁所润湿，可用作盛钢桶、流钢槽的内衬和连铸的铸口砖。(2)氧化锆在氧化气氛中十分稳定。在还原气氛中稳

5、定性也好，可用作特殊熔炼炉内衬。(3)氧比锆为弱酸性氧化物。对酸性炉渣的侵蚀有抵抗力。(4)氧化锆在高温下具有导电性。可用作导电发热体,在空气中可用至21002200。(5)氧化锆固体电解质在一定条件下具有传递氧离子的特性。可制成高温燃料电池的固体电解质隔膜和烟气与钢液测氧测头。圆珠笔用氧化锆陶瓷球珠氧化锆高温空气电阻炉 7 4氧化铍制品 熔点为2550 (1)化学稳定性较好。特别是抗还原能力在所有氧化物中是最强的,是盛装熔融金属和提炼稀有金属最好的耐火材料。氧化铍坩埚已用于真空感应炉中熔化纯铂和纯铍。(2)氧化铍具有异常的高导热率、热稳定性好。但导电率低，介电常数高，介电损耗小，是很好的高频

6、绝缘材料。(3)若在没有水蒸汽的真空条件下，使用温度可达2000。(4)具有良好的核性能。对中子减速能力强，对X射线有很强的穿透能力。可用作原子反应堆中减速剂和反射壁材料。(5)氧化铍价格昂贵，而且有剧毒，使用受限制，要注意安全防护。健康危害：健康危害：误服或吸尘会中毒。急性中毒可致支气管炎、支气管周围误服或吸尘会中毒。急性中毒可致支气管炎、支气管周围炎及支气管肺炎等。可引起皮炎、皮肤溃汤和皮肤肉芽肿。慢性接触可引炎及支气管肺炎等。可引起皮炎、皮肤溃汤和皮肤肉芽肿。慢性接触可引起肺内弥漫性肉芽肿性病变。起肺内弥漫性肉芽肿性病变。85 5氧化钍和氧化铀制品氧化钍和氧化铀制品 (1)氧化钍(ThO

7、2)。熔点为3050，最高使用温度可2500，可用作贵金属熔炼坩埚。氧化钍钍在高温下有导电性能，可用作电阻发热体，在氧化气氛下工作可调至2000。氧化钍具氧化钍具有放射性有放射性，使用时要注意安全防护。(2)氧化铀(UO2)。熔点加2878，是核能工业的原料。最高使用温度为2200。抗氧化性能差，抗冲击能力弱。在还原气氛中比较稳定。具有放射性具有放射性，使用时须加强安全防护。9 二、碳化物、氮化物、硅化物、硼比物、硫化物二、碳化物、氮化物、硅化物、硼比物、硫化物1碳化物制品 碳化物是最能耐高温的材料。碳化物都是人工合成的。一些主要碳化物的熔点如下：TaC 3877 HfC 3887 NbC 3

8、500 ZrC 3570 T3C 3160 VC 2820 W2C 2857 MoC 2690 WC 2865 ThC 2625 SiC 2100 Cr3C2 1920 碳化物不仅耐火度高，而且耐热震性好。具有较高的导热性和导电性。缺点是抗氧化性能差，但比炭和石墨好。碳化物在工业上被广泛用作高温筑炉材料和发热材料。TiC制品须在还原气氛或保护性气氛中使用。TiC坩埚用于熔炼和提纯Na、Bi、Sn等金属。碳化硅复合材料可用作火箭发动机尾吹管及燃烧室材料。10 2 2硅化物制品硅化物制品 硅化物最突出的特点是熔点高。硅化物具有良好的抗氧化性。M0Si2在空气中或氧气中可使用到1700左右。硅化物同

9、时是电的良导体，许多硅化物可作为发热体使用，如M0Si2常用作作电炉发热元件、高温热偶、原子能反应堆的热交换材料。也可用作飞机、火箭的零部件。其缺点是高温下蠕变较快。常用的陶瓷发热元件常用的陶瓷发热元件l硅碳棒硅碳棒l硅钼棒硅钼棒l氧化锆棒氧化锆棒11 氮化物的熔点高，但抗氧化性能差，在600700时即可氧化，只能在真空或中性气氛条件下使用。氮化物的熔点：HfN 3310 TaN 323g BN 3000ZrN 2980 TiN 2950 UN 2650TbN 2630 BeN 2200 NbN 2050VN 2050 Si3N4 2000 氮化硅：高硬耐磨耐热震抗氧化。六方氮化硼(BN)：润

10、滑性强，抗氧化性强，易加工。3000左右才分解而不软化，电绝缘性好，真密度小。3氮化物制品124硼化物制品 硼化物强度大，熔点高。抗氧化性不及氧化物，在氧化气氛中只能使用到1400，中性及真空或还原气氛下可达2000以上。TiB2、ZrB2、CeB2在真空条件下可达2500以上，这是其突出特性。硼化物导电性好，具有很高的导热性和热稳定性。硼化物可制成电接触器及电极材料、火箭喷嘴、热电偶套管、磁流体发电机的高温材料等。一部分硼化物的熔点为：HfB2 3250 ZrB2 3040 TaB2 3000TiB2 2850 WB2 2920 WB 2860NbB2 2900 W2B 2770 ThB2

11、2500MoB 2180 MoB2 2180 CrB2 2760135 5硫化物制品硫化物制品 硫化物熔点高。在空汽及水蒸气中会氧化，只能在干燥的惰性气体或真空中使用。硫化物热膨胀系数很小，加热速度可达l00分。除铂族金属外，不与其它一切金属发生作用。硫化物坩埚提纯金属加热速度快，可防止污染。几种常见硫化物熔点如下：YS 2400 CeS 2450土100 US 2200CTbS 220014 第二节 金属陶瓷15第三节 高温无机涂层 加涂在金属或合金及其它结构材料表面上的耐热无机保护层或表面膜的总称。它起着改变底材料表面的化学组成、结构及形状，从而起改善底材料性能或赋以新性能的作用。高温无机涂层的底材料主要有：铸铁、合金钢、轻金属、高温合金、活性金属及难熔金属等。其它结构材料有塑料、石墨、陶瓷及耐火材料等。高温无机涂层材料种类很多，主要有耐火氧化物涂层，非氧化物难熔化合物涂层，金属陶瓷涂层等。高温无机涂层的生产方法很多，一般陶瓷涂层采用烧结法；结构致密的层状涂层采用火焰喷涂法；碳比物及金属陶瓷涂层采用等离子喷涂法；致密高熔点涂层多用气相沉积法。16