耐火材料工艺学 第四章硅质耐火材料.ppt

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1、耐火材料工艺学耐火材料工艺学ProcessesofRefractory安徽工业大学材料科学与工程学院冒爱琴Ｅmail：maoaiqinmaq＠163.com本章重点：◆SiO2变体及晶型转变◆　鳞石英的熔点及结晶特性◆　矿化剂的选择原则及其种类◆　硅砖的生产工艺及其性能第四章　硅质耐火材料RefractoriesofSiO2System7/21/20212材料科学与工程学院简介:以SiO2为主要成分（93-98%）的耐火制品,包括硅砖、特种硅砖、石英玻璃及其制品。一、定义7/21/20213材料科学与工程学院二、特点①对酸性炉渣抵抗力强，但受碱性渣强烈侵蚀，对CaO、Fe

2、O、Fe2O3等氧化物有良好的抵抗性；②荷重变形温度高，波动在1640~1680℃间，接近鳞石英，方石英的熔点(1670℃、1713℃)；③热震稳定性低，其次是耐火度不高，这限制了广泛应用。7/21/20214材料科学与工程学院应用于：—焦炉、热风炉、玻璃熔窑、隧道窑的拱顶、各种窑炉的架子砖等。7/21/20215材料科学与工程学院§3.1硅砖生产的物理化学原理一、SiO2的同质多晶转变SiO2的晶型转变7/21/20216材料科学与工程学院SiO2不同变体间转变时的体积变化互变性转变体积变化，%转变温度，℃转变方式β-石英→α-石英+0.82573位移型转变γ-鳞石英→

3、β-鳞石英+0.28117β-鳞石英→α-鳞石英+0.2163β-方石英→α-方石英+2.8180~270α-石英→α-鳞石英+12.7870重建型转变α-石英→α-方石英+17.41200~1350α-鳞石英→α-方石英+4.71470α-方石英→熔体+0.11713熔融石英→α-方石英-0.4~12007/21/20217材料科学与工程学院变体名称稳定温度，℃晶系结晶习性常温下真比重熔点，℃β-石英＜573三方柱状2.6511600α-石英573~870六方2.533γ-鳞石英常温~117斜方矛头状双晶2.27~2.35（天然）2.262~2.285（人工）1670β

4、-鳞石英117~163六方2.24α-鳞石英870~1470六方蜂窝状结构2.228β-方石英180~270斜方2.33~2.34（天然）2.31~2.32（人工）1730α-方石英1470~1713等轴2.229石英玻璃＜1713非晶质2.203SiO2变体的性质7/21/20218材料科学与工程学院磷石英具有较高的体积稳定性！！7/21/20219材料科学与工程学院纯SiO2变体的△G-T图7/21/202110材料科学与工程学院鳞石英矛头双晶（熔点1670℃）7/21/202111材料科学与工程学院鳞石英双晶(N1×100)石英粒状晶体的断口形貌7/21/20211

5、2材料科学与工程学院为什么在硅砖的生产过程中，β-石英转化成鳞石英的量越多越好？然界中，各种硅石所含的石英一般均为β-石英，至于鳞石英、方石英则很少。①方石英的熔点1723℃、鳞石英是1670℃、而石英是1600℃，但石英具有较高的体积稳定性；③不易熔于液相，这就使制品不因液相的出现而发生变形，只有温度达到鳞石英的熔点，破坏了网络结构，制品才被压溃。②硅砖中鳞石英具有特殊的结构，矛头状双晶相互交错的网络状结构，形成结晶网络，能获得坚强的骨架；因而使砖具有较高的荷重软化点及机械强度；7/21/202113材料科学与工程学院1、作用是加速石英在烧成时转变为低密度的变体(鳞石

6、英和方石英)而不显著降低其耐火度。它还能防止砖坯烧成时因发生急剧膨胀而产生的松散和开裂。注：制品松散、开裂的原因：在矿化剂很少或几乎没有时，α-石英转变α-方石英（干转化）。在干转化时，由于砖体的不均匀的体积膨胀很大，而又无液相缓冲应力。因而引起制品结构松散和开裂，不可能制得良好性能的制品。二、矿化剂7/21/202114材料科学与工程学院2、影响矿化剂作用的因素取决于所加矿化剂与砖坯中硅氧在高温时所形成熔液的数量和性质，即液相开始形成的温度，液相的数量、粘度、润湿能力和结构等。①共熔温度：愈低，愈有利于烧成中形成的方石英通过液相向鳞石英转变，矿化剂作用愈强，磷石英愈多，

7、晶粒愈大。如；CaO-Al2O3-SiO2：11707/21/202115材料科学与工程学院②液相的结晶能力（液相是否易被SiO2所饱和）含Li2O、Na2O、FeO、MnO等氧化物的液相易被SiO2饱和，具有高的结晶能力，是强矿化剂。③液相黏度和润湿能力（溶解速度）黏度：扩散速度和液相的粘度有关，以碱金属氧化物作矿化剂时，所得液相的粘度最小，鳞石英化程度也最高。二价氧化物次之。注：当用复合氧化物为矿化剂时，在SiO2含量相同，则所得液相的粘度比只用其中一种氧化物的小，因而能增强矿化作用。润湿能力：与所加氧化物的阳离子半径及电