第8章、特种耐火材料

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1、主要内容概述氧化物陶瓷非氧化物陶瓷金属陶瓷31）普通耐火材料——可塑性物料（主要为粘土）：可塑性——瘠性物料（石英、粘土熟料）：骨架——助熔剂（长石、铁氧化物、碳酸盐）：促烧、着色——有机物料（天然腐植质或锯末、糖皮、煤粉等）：气孔原料—破粉碎—配料—混练—泥料原料2）特种耐火材料——纯度高：充分发挥晶体本身的特点；——细度细：低温烧结，抑制晶粒长大，强度↑，韧性↑原料固相法化合或还原－化合法Me＋X＝MeX（Me金属X非金属）制取硼化物的碳化硼法4MeO＋B4C＋3C＝4MeB＋4CO自蔓延高温合成法（Self－PropagationHigh－Temp

2、eratureSysthesis，SHS）固相热分解法液相法反应沉淀法溶胶－凝胶法（Sol－Gel）气相法气相化学反应合成法气相热分解法碳化物：MeXn＋CmHk＋H2－MeC+HX+H2硼化物：MeXn＋BCl3＋H2－MeBm+HX+HCl硅化物：MeXn＋SiCl4＋H2－MeSim+HX+HCl氮化物：MeXn＋N2（NH3）＋H2－MeN＋HX氧化物：MeXn＋O2－MeO＋X2机械法滚动球磨振动球磨搅动球磨气流粉碎溶剂蒸发法酒精干燥法冷冻干燥法热石油干燥法喷雾干燥法成型101）普通耐火材料干压，浇注，等静压等..2）特种耐火材料等离子喷涂法化

3、学气相沉积法钢模压法等静压法粉料成形方法浆料成形方法注浆法可塑成形方法挤压法轧膜法热致密成形方法热压法注射成形方法烧结1）普通耐火材料ⅰ、低温阶段（＜200℃）：物理水↑，硬度↑；ⅱ、分解氧化阶段（200-900℃）：结晶水↑，有机物氧化、盐的分解、熔融相出现；ⅲ、高温阶段（900℃-最高温度）：熔融物大量增加，结晶产生；ⅳ、保温阶段：熔融物↑↑，结晶成长并转变；ⅴ、冷却阶段：液相过冷结晶，生成细晶并发生相应转变。烧结2）特种耐火材料常压烧结热压（热等静压）烧结反应烧结气压烧结真空烧结自蔓延烧结微波烧结主要为二大类：1)金属（主要为过渡族）+非金属（C、

4、N、B、O、Si等）2)非金属之间（C、N、B、O、Si等）◇氧化物陶瓷（高熔点氧化物材料）：Al2O3、BeO、CaO、CeO、MgO、ZrO2、SnO2、UO2等，熔点≥2000℃；分类◇非氧化物硬质陶瓷（碳化物、氮化物、硼化物、硅化物、硫化物等）如SiC、B4C、WC、TiC、HfC、NbC、ZrC等，熔点最高，硬度高，脆性大；BN、Si3N4、AlN、ZrN、HfN等，熔点高，硬度最硬；HfB2、ZrB2、WB、MoB等，熔点≥2000℃，氧化性最强；MoSi2、ZrSi2等，熔点≥2000℃，抗氧化性强）◇金属陶瓷◇无机涂料（陶瓷涂层材料）◇陶

5、瓷纤维及纤维增强材料用途使用温度/℃采用材质特殊冶炼熔炼U的坩埚BeO，CaO，ThO2熔炼Pa，Pt坩埚ZrO2，Al2O3钢水连续测温套管1700ZrB2，Al2O3钢水快速测氧探头＞1500ZrO2连续铸钢浸入式水口＞1500SiO2熔炼半导体GaAs、GaP单晶坩埚1200AlN，BN大型转炉炉衬＞1600MgO-C大型钢包滑动水口＞1600Al2O3－C－ZrO2炉外精炼炉炉衬＞1600MgO－Cr2O3用途使用温度/℃采用材质航天导弹头部雷达天线保护罩≥1000Al2O3，ZrO2，HfO2特耐纤维＋塑料重返大气层的飞船约5000石棉纤维＋酚

6、醛洲际导弹头部保护材料C纤维＋酚醛火箭发动机燃烧室的内衬2000～3000SiC，Si3N4，BeO喷嘴导弹瞄准用陀螺仪800Al2O3，B4C用途使用温度/℃采用材质飞机潜艇涡轮喷气发动机的压缩机叶片C纤维加塑料涡轮叶片850-1000Si3N4，TiC基金属陶瓷，Cr3C2基金属陶瓷涂层机身机翼结构材料潜艇外壳结构材料300-500B纤维＋塑料复合材料C纤维＋塑料复合材料18用途使用温度/℃采用材质原子反应堆原子反应堆核燃料≥1000UO2UC，ThO2核燃料的涂层BeO，Al2O3，ZrO2，SiC，ZrC吸收中子的控制棒≥1000HfO2，B4C

7、，BN中子减速剂1000BeO，BeC，石墨反应堆反射材料1000BeO，WC，石墨18用途使用温度/℃采用材质特种电炉高温发热元件1500～3000ZrO2，ThO2，MoSi2，SiC，LaCrO3，ZrB2，石墨炉膛结构材料1500-2200Al2O3，ZrO2炉膛隔热材料泡沫Al2O3，Al2O3、ZrO2空心球高温炉观测窗1000～1500透明Al2O3炉管＜1800Al2O3，SiC21221.1原料制备菱镁矿、白云水镁矿、滑石等海水镁砂第一阶段：200~300℃，开始分解并放出气体第二阶段：500～600℃，分解剧烈，800℃分解基本完成，

8、这时得到不完全的MgO结晶第二阶段：800℃以上，MgO结晶逐渐长大并完整。在1