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8耐火材料非氧化物耐火材料详解
发布时间:2020-04-20 20:56

  非氧化物耐火材料 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。还有中空制品和散状料等。 2 3 二、碳化物、氮化物、硅化物、硼化物、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 3500℃ 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。 4 碳化硅耐火制品 ? 碳化硅耐火制品是以碳化硅(SiC)为原料和主晶相的耐火制品。 ? ? 制品的许多性质都取决于碳化硅的性质。 碳化硅为瘠性料,必须由结合剂将其粘结为整体,故结合剂的性质和 粘结形式对制品的性质有相当大的影响。 碳化硅耐火制品分类 ? ? 粘土和氧化物结合碳化硅制品; 碳结合碳化硅制品; ? ? ? 氮化物结合碳化硅制品; 自结合和再结晶碳化硅制品; 半碳化硅制品 5 碳化硅耐火制品 窑具是指在工业窑炉中循环使用、用于支撑 或保护被烧产品的耐火制品。 烟气脱硫雾化喷嘴 吊烧窑具 6 金刚石磨料 二、金刚石制品 砂轮 钻头 锯片 ? 我国人造金刚石产量已达10亿克拉,占世 界总产量的60%以上。 无论是国产金刚石还是其制品,质量均属 中低档,与发达国家质量水平差别较大。 ? 7 2.氮化物制品 氮化物的熔点高,但抗氧化性能差,在600—700℃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 3000℃ ZrN 2980℃ TiN 2950℃ UN 2650℃ TbN 2630℃ BeN 2200℃ NbN 2050℃ VN 2050℃ Si3N4 2000℃ 8 ? 氮化硅:高硬耐磨耐热震抗氧化。 – 应用:铝电解槽侧壁,高炉陶瓷杯用不烧砖,铁沟浇 注料,高炉喷补料等。 ? 六方氮化硼(BN):润滑性强,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。 立方氮化硼:硬度仅次于金刚石,可做刀具切削 钢材,使用温度可达1500-1800℃. 氮化铝:不宜采用水基注浆法成型 氮化钛:黄金颜色,电导率高,刀具表面镀层 ? ? ? 9 10 CMP 研磨浆 CMP 研磨后的晶圆 CMP 研磨工序 3 氧氮化物材料 ① SialON ? 氮化硅固溶体的总称 ? 制备方法: – 高温固相反应法 – – 自蔓延合成法 还原氮化法 ? 应用: – – 磨具和金属切削工具 用于熔融金属挤压磨具和盛装输送部件、高炉内衬材料等(抗碱 金属及炉渣侵蚀能力极好)——Sialon结合SiC砖 – 大功率高压钠灯灯管、高温红外测温仪窗口 12 3 氧氮化物材料 ② AlON ? ? 具有很好的抗热震性和抗渣、铁侵蚀性能 制备 – 高温固相反应、氧化铝还原氮化、铝氧化氮化、化学气相沉积 ? 作为加入料被引入铁沟料、滑动水口和浸入式水口中 ③ MgAlON ? ? 以氧化镁或镁铝尖晶石作为AlON的稳定剂 可大大提高抗渣侵蚀性能,原因可能是其对熔渣的润湿性 较差,阻碍熔渣的侵蚀和渗透 13 ? MgAlON与AT(钛酸铝)可作为防堵塞侵入式水口内衬材料 4.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 ?硅碳棒 ?硅钼棒 ?氧化锆 ?铬酸镧 14 5.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℃,中性及线在线℃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 可制成钢水连续测温套管、连铸浸入式水口、火箭喷嘴、航空 涡轮叶片、磁流体发电电极等。 一部分硼化物的熔点为: HfB2 3250℃ ZrB2 3040℃ TiB2 2850℃ WB2 2920℃ NbB2 2900℃ W2 B 2770℃ MoB 2180℃ MoB2 2180℃ TaB2 WB ThB2 CrB2 3000℃ 2860℃ 2500℃ 2760℃ 15 第二节 ? 金属陶瓷 Al2O3-Cr或Al2O3-Cr-Mo或Al2O3-Fe ? ? ZrO2-Ti或ZrO2-W BeO-W WC-Co TiC基金属陶瓷 ? ? ? Ti(C,N)化物基金属陶瓷 16 第二节 金属陶瓷 17 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;碳化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。 18