特种耐火材料.ppt

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1、特种耐火材料黄晓巍2010课程内容第一章绪论特种耐火材料的基本概念、一般性能、组织结构和主要用途第二章原料天然原料、合成原料和辅助原料第三章特种耐火材料的基本工艺坯料的制备、成型、烧成、冷加工第四章氧化铝制品的制造工艺氧化铝的性质和原料制备、各类制品的制造工艺第五章其他氧化物制品的制造工艺氧化锆、石英、氧化镁等制品的制造工艺第六章难熔化合物制品的制造工艺碳化物、氮化物、硅化物和硼化物制品的制造工艺第七章金属陶瓷氧化铝、氧化镁等金属陶瓷第八章高温无机涂层各种喷涂工艺(高温熔烧、火焰、等离子体喷涂等)第九章纤

2、维及纤维增强材料发展概况、几种主要纤维的制造方法和特点第一章绪论第一节基本概念在传统陶瓷和普通耐火材料的基础上发展起来的一组新型材料,有时也称高温陶瓷或高温材料。在传统耐火材料和传统陶瓷的制造工艺基础上,参考这些材料中所选用的高熔点物质类型与制造工艺,从材质、工艺、性能、品种诸方面加以改进并创新,从而发展出一支具有高纯度、高熔点、良好的抗热震性、高温强度和致密度特性的耐火材料。包括:高熔点氧化物(氧化铝、氧化锆、氧化镁、熔融石英、尖晶石等)、难熔化合物(碳化物、氮化物、硼化物、硅化物等)和金属陶瓷(氧化铝

3、-铬、氧化铝-铁等)、陶瓷涂层(高温熔烧、火焰和等离子喷涂、低温烘烤补强、气相沉积)、陶瓷纤维及纤维增强材料(硼、炭、氧化物、碳化物、氮化物等)。相对于普通耐火材料,特种耐火材料具有如下特点:(1)原料的组成纯度高。(2)成型工艺有了很大的发展。(3)需要在很高温度下和在各种气氛中烧成。(4)制品更加丰富。(5)更优良的性能。第二节一般性能具有优良的热、电、机械、化学性能,但脆性大。一、热学性能(一)耐温性特种耐火材料的各种制品都具有很高的使用温度,甚至可使用到接近熔点(1728℃以上)。高的使用温度需要

4、相应的气氛条件。(二)热膨胀热膨胀的定义、热膨胀系数的定义、体膨胀系数与线膨胀系数的关系。多数特种耐火材料的线膨胀系数较大。(三)热传导热传导、热导率的定义。特种耐火材料中,一般热导率从大到小依次为:氧化铍(与金属相当)>硼化物>氮化物>碳化物。气孔率升高,热导率下降。(四)抗热震性抗热震性的定义、测定方法。抗热震性与材料本身的热导率、线膨胀系数、气孔率以及强度有关。此外,还与材料的形状和尺寸有关。二、力学性能(一)弹性模量弹性模量的定义。材料的弹性模量与其晶体结构、熔点、线膨胀系数、气孔率、温度等因素有

5、关。(二)机械强度强度的定义和种类。影响材料强度的主要因素有:晶粒尺寸、材料的密度或气孔率、材料所经受的温度等。(三)高温蠕变高温蠕变的定义和特点。蠕变与温度、晶粒尺寸、晶界物质、气孔率等有关。(四)硬度硬度的定义及分类。三、电学性能特种耐火材料的电性能多数考虑的是材料对电的绝缘性,通常用电阻率来表示。电阻率的定义、材料按电阻率大小的分类。36_2第三节组织结构一、晶体和晶体结构晶系的划分、键型与性质的关系、晶格的热缺陷(与硅酸盐物理化学同)。二、显微结构特种耐火材料制品所具有的各种性能,除取决于它的化学

6、组成和结晶物质的性质外,还与这种制品的显微结构(晶相、晶界、玻璃相、气孔)有密切的关系。第四节主要用途第二章原料耐火原料可简单地分为三部分:一是天然矿物原料;二是人工合成原料;三是辅助原料。特种耐火材料常采用化工原料,较少直接引用矿物原料。第一节天然原料天然矿物原料依其矿物相组成和化学组成有以下几类:铝硅酸盐质、碱质、硅质、锆质、碳质等。铝硅酸盐质包含黏土、矾土、叶蜡石、硅线石族等;碱质包含菱镁矿、白云石、石灰岩等;硅质有硅石;锆质有锆英石;碳质有石墨等。一、黏土自然界中硅酸盐岩石经过长期风化作用形成的一

7、种土状矿物,是多种含水铝硅酸盐的混合体。主要矿物相是高岭石(Al2O32SiO22H2O)。黏土加热过程中,发生脱水、氧化、还原分解、化合、重结晶等一系列热变化,最后的平衡相为莫来石和方石英:3(Al2O32SiO22H2O)3Al2O32SiO2+4SiO2+6H2O伴随这些变化,体积发生收缩,整个过程的体积收缩约20%。二、矾土铝土矿和矾土矿的总称。矾土的化学成分主要是Al2O3、SiO2、TiO2、Fe2O3,约占总成分的95%。加热变化如下:(1)高岭石分解:3(Al2O32SiO2

8、2H2O)3Al2O32SiO2+4SiO2+6H2O(2)水铝石分解:Al2O3H2OAl2O3+H2O(3)二次莫来石:3Al2O3+2SiO23Al2O32SiO2由于发生二次莫来石化,产生约10%的体积膨胀三、叶蜡石俗称印章石,化学式为Al2O34SiO2H2O。1100~1150℃加热分解为莫来石和石英:3(Al2O34SiO2H2O)3Al2O32SiO2+10SiO2+3H2O由于硬度低

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