北京科技大学+耐火材料期末复习
北京科技大学2015至2106年耐火材料期末试卷
北京科技大学 2015--2016学年第 2 学期
耐火材料试卷 (A或B卷)
院(系) 班级学号姓名
一、解释概念（共5题，每题6分，共30分）
1. 化学组成与矿物组成
2. 耐火度
3. 高温体积稳定性
4. 真密度
5. 抗渣性
二、什么是耐火材料的高温蠕变性？简单描述典型高温蠕变
曲线的三个阶段特征。
（10分）
三、粘土与矾土加热过程中的物理化学变化是什么？（10分）
四、何谓“二次莫来石化”？实际生产中采取哪些措施防止
二次莫来石化带来的影响？（10分）
五、论述SiO 2在加热过程中的矿物组成变化及硅砖制备中矿
化剂的作用。
（10分）
六、在镁质耐火材料加工生产中，为什么要控制产品的C/S ？
（10分）
七、水泥结合不定型耐火材料在施工中的养护需要注意什
么？（10分）
八、在炼钢和炼铁流程中，窑炉用耐火材料的选用原则是什
么？有什么区别？（10分）。
2011耐材期末-A-参考答案
0 500 1000 1500 2000 2500 3000
温度/K
答：（略）
金属 Al 粉可作为抗氧化剂，SiC 粉不能起到抑制碳氧化的作用。从图中△Go 进行比较，并 从动力学上进行说明。
注：1、教师命题时题目之间不留空白； 2、考生不得在试题纸上答题，教师只批阅答题册正面部分，若考生须在试题图上作解 答，请另附该试题图。3、请在试卷类型、考试方式后打勾注明。
导热系数愈小。晶体取向，平行于取向或沿取向方向，导热系数大。玻璃相愈多，导热系数愈小。
气孔：高气孔率，微气孔化，闭口气孔，球形气孔，导热系数愈小。粉末、纤维，导热系数愈小。
3、水泥回转窑碱性无铬材料是耐火材料领域所关注的热点之一。试选择水泥回转窑无铬碱性耐 火材料中某一体系，说出它的优势和存在的主要问题，并提出解决的思路。
而，对抗热震性 不 利。
6、熔渣对耐火材料的侵蚀主要取决于耐火材料的组成与显微结构，以及熔渣的 形成温度或组 成或硅氧比或黏度或表面张力中任何二个 等。
7、提高硅砖导热性的措施有降低气孔率，促进 鳞石英 化，适当增加细粉数量或选择引入 SiC 等外加剂或临界颗粒小的颗粒或合适的矿化剂 。
8、“三石”中 蓝晶石 的莫来石生成反应所伴随的膨胀最大，其开始转化温度约为 1300 或 1350
（×）
2、含 MgCr2O4 的镁铬耐火材料对人体和环境有害主要是因为含有三价铬。 答：错。主要因为六价铬。
（×）
注：1、教师命题时题目之间不留空白； 2、考生不得在试题纸上答题，教师只批阅答题册正面部分，若考生须在试题图上作解 答，请另附该试题图。3、请在试卷类型、考试方式后打勾注明。
（第 2 页）
6 优质硅砖 7 直接结合镁铝砖
8 镁硅砖 9 铝锆炭滑板 10 高密度 SiC 制品
北科大材科基期末考试题
4. 同素异形转变βTi—αTi。给3分。同分熔化化合物和异分熔 。 分 化化合物给2分 每个合金成分(平衡相 平衡相、 化化合物给 分 。 每个合金成分 平衡相 、 平衡相成分和平 衡相相对量)给 分 画出成分—自由能曲线给 自由能曲线给4分 衡相相对量 给2分。画出成分 自由能曲线给 分。
5. A-B-C三元系， A、B和C都是对其它组元没有溶解度 即 B 三元系， 、 和 都是对其它组元没有溶解度 都是对其它组元没有溶解度(即 三元系 不溶于A、 和 不溶于 不溶于B、 和 不溶于 不溶于C)。 和 C不溶于 、 C和A不溶于 、A和B不溶于 。 下图是这 不溶于 个三元系的投影图，图中还给出液相面的一些等温线投影。 个三元系的投影图， 图中还给出液相面的一些等温线投影。 写出三元系中不变反应(四相反应 的反应式； 四相反应)的反应式 ① 写出三元系中不变反应 四相反应 的反应式 ； ② 画出 800°C、700°C和500°C的恒温截面 注明各相区的相， 的恒温截面(注明各相区的相 ° 、 ° 和 ° 的恒温截面 注明各相区的相， 在两相区中示意画出一些连结线)。 分 在两相区中示意画出一些连结线 。(10分)
1. 画出 画出(110)面给 分 ； 画出 面给2分 画出[1-11]方向给 分 ， 画出 方向给2分 画出[-112]方向 面给 方向给 方向 标准投影图并标出极点位置给2分 给2分；画出 分 画出(001)标准投影图并标出极点位置给 分；画出 标准投影图并标出极点位置给 (10-10)面给 分；画出 面给1分 画出[1011]方向给 分。 方向给1分 面给 方向给
4. 根据 根据Ni-Ti相图，①指出相图中同素异形转变的反应式及转 相图， 相图 变温度； 指出相图中同分熔化及异分熔化的化合物； 变温度；② 指出相图中同分熔化及异分熔化的化合物； ③ 写出相图中零变量(三相平衡 反应类型、反应式和反应温度； 三相平衡)反应类型 写出相图中零变量 三相平衡 反应类型、反应式和反应温度； 给出成分为X 合金在1200°C时存在的平衡相 、 平 时存在的平衡相、 ④ 给出成分为 1 和 X2 合金在 ° 时存在的平衡相 衡 相 成 分 及 其 相 对 量 ； ⑤ 示 意 画 出 在 1200°C 时 从 ° w(Ni)=30%~w(Ni)=85%成分范围存在相的自由能 成分曲线， 成分范围存在相的自由能-成分曲线 成分范围存在相的自由能 成分曲线， 并在曲线上标出与相图各平衡相成分的对应点。 分 并在曲线上标出与相图各平衡相成分的对应点。(15分)
北京科技大学2011-2012学年第1学《期材料科学基础》期末考试试题(含答案提示)
2011——2012第一学期材料科学基础试卷（材科专业）1.写出下列两种结构属于哪一种晶系，哪一种布拉菲点阵，写出结构基元和Pearson符号。
（15分）2.画出铝单胞的示意图，计算其四面体间隙和八面体间隙半径，写出配位数，计算致密度。
画出Mo（100）、（110）、（111）面原子排布示意图，并计算各面的面致密度。
（15分）3.写出径向分布函数的定义，画出气体的径向分布函数的示意图。
画出简单立方晶体玻璃化后的径向分布函数示意图，其第一峰的面积约为多少？说明了什么？（10分）4.Mg—Ni相图，发生共晶反应：。
C1和C2分别是亚共晶成分点和过共晶成分点，已知这两个成分点的先共晶相的比例为1:1，室温下相的比例为2.5:1，试求C1和C2的成分。
（15分）5.现有一立方晶系，其柏氏矢量b=[110]，分别写出螺型位错和刃型位错的位错线方向。
此晶系的滑移面是什么？试写出其扩展位错的反应方程式。
（15分）6.（1）根据右图判断反应的反应方向，说明为什么，在图中表示出该反应的反应吉布斯自由能。
的生成吉布斯自由能是多少？（2）平衡与平衡两个平衡中哪一个平衡中相中C的含量多？画图说明为什么。
（10分）7.金属电子理论部分（共20分，其中①题和③题各4分，②题12分，原试卷中相关公式已经给出）①计算Fe3+的轨道角动量和自旋角动量以及它们的z分量。
②右图为Cs费米面的（-110）*截面。
已知Cs为bcc结构，原子半径r=0.267nm。
计算其费米能。
定量画出[100]方向的E—k关系曲线（要做到定量化）。
H方向的波矢是什么？③材料化学成分的能谱分析的原理是什么？写出固体材料中电子态的特征。
答案提示1.注意第一种结构为四方晶系，第二种结构为立方晶系。
2.Mo为bcc结构。
（试卷中没有此信息，但考试中老师说明了这一点）5.注意滑移面有两个。
说明1.本试卷为回忆版，具体描述可能与原试卷有所不同，但题意与原试卷基本相符。
北京科技大学材科基第二学期复习重点(共21张PPT)
• 临界晶核半径、临界形核功、形核率 • 晶核长大
• 液固界面结构(光滑、粗糙) • 晶核长大方式
• 固溶体的结晶
• 平衡凝固、非平衡凝固 • 平衡分配系数、Scheil方程、成分过冷
• 共晶凝固和包晶凝固
共二十一页
第十一章 凝固(nínggù)
• 相关公式
CLC0fLk01
共二十一页
8. (本题20分) 用成分-自由能曲线表述二元过饱和固溶体脱溶驱动力和 形核驱动力。说明脱溶可能的贯序，解释产生这些贯序可能的原因。 下图为铝铜合金不同过渡相的转变曲线图，回答以下问题：①合金
经固溶处理后，在室温放置多少时间才开始出现G.P.区？②在什么 温度G.P.区出现最快？需要多少时间？③G.P.区能出现的最高温 度是多少？④q’’相出现的最高温度是多少？⑤在130 C时效
• 奇异晶界、邻位晶界 • 小角晶界和大角晶界：能量、偏析、迁移 • 取向差 • 相界—共格、半共格、非共格 • 体缺陷
共二十一页
第八章 固体中原子的扩散
• 扩散机制—间隙、空位、换位
• 扩散系数—微观意义、影响因素 • 扩散激活能 • 扩散方程的解
•误差函数解、高斯解、三角函数解、数值(shùzí)解、平方根关系
C S k 0 C 01 fSk 0 1
mLC01k0 GL DL k0 v
共二十一页
第十二章 固态转变
• 合金脱溶 • 脱溶贯序
• 时效 • 共析转变、块状转变
• 连续型转变—调幅分解、无序—有序转变 • 无扩散型相变 • 回复和再结晶
• 组织、性能变化、驱动力 • 再结晶基本规律、动力学及影响因素(yīn sù)
高；Σ3孪晶界是共格的，很稳定，能量很低，甚至低于小角晶界；杂质偏析少，迁移率
知识点总结 期末复习
第一章耐火材料的组成及性质1、耐火材料的定义，决定耐火材料性质的三个基本因素。
传统的定义：耐火度不小于1580℃的无机非金属材料；ISO的定义：耐火度不小于1500℃的非金属材料及制品）；耐火材料的化学成分、矿物组成及微观结构决定了耐火材料的性质；2、耐火材料按化学属性分类时分为哪三类，各包括哪些耐火材料？耐火材料按化学属性大致可分为酸性耐火材料：通常是指其中含有相当数量二氧化硅的耐火材料。
硅质耐火材料，粘土质耐火材料，半硅质耐火材料；中性耐火材料：中性耐火材料按严格意义讲是指碳质耐火材料。
但通常也将以三价氧化物为主体的高铝质、刚玉质、锆刚玉质、铬质耐火材料归入中性耐火材料（两性氧化物如Al2O3、Cr2O3等）。
碱性耐火材料：一般是指以MgO、CaO或以MgO·CaO为主要成分的耐火材料（镁质、石灰质、镁铬质、镁硅质、白云石质耐火制品及其不定形材料）。
附：根据耐火度的高低普通耐火材料：1580℃～1770℃高级耐火材料：1770℃～2000℃特级耐火材料：>2000℃依据形状及尺寸标普型：230×113×65（尺寸比）Max:Min<4:1 异型：不多于2个凹角，Max:Min<6:1特异型：Max:Min<8:1从外观来分砖制品：烧成砖、不烧砖；散状耐火材料按化学矿物组成（1）硅质耐火材料含SiO2在90%以上（2）镁质耐火材镁质耐火材料是指以镁砂为主要原料，以方镁石为主晶相，MgO含量大于80%的碱性耐火材料3）白云石质耐火材料以天然白云石为主要原料生产的碱性耐火材料（4）碳复合耐火材料（5）含锆耐火材料（6）特种耐火材料3、主成分、杂质成分和添加成分各自起到的作用？主成分是指在耐火材料中对材料的性质起决定作用并构成耐火基体的成分。
杂质成分耐火材料中由原料及加工过程中带入的非主要成分的化学物质（氧化物、化合物等）称为杂质。
杂质的存在往往能与主要成分在高温下发生反应，生成低熔性物质或形成大量的液相，从而降低耐火材料基体的耐火性能，故也称之为熔剂。
耐火材料复习资料
一．填空1.耐火材料按化学属性分为三大类，酸性耐火材料、碱性耐火材料和中性耐火材料。
2.含SiO2在90%以上的材料统称硅质耐火材料，硅砖以硅石为主要原料生产，其SiO2含量一般不低于93%，主要矿物组成为磷石英和方石英。
3.镁铝尖晶石分子式为MgAl2O4。
4.耐火材料按生产工艺或加工制造工艺分类，可分为烧成制品、熔铸制品和不烧制品。
5.耐火材料按成型工艺分为天然岩石切锯、泥浆浇注、可塑成型、半干成型、振动成型、熔铸成型和捣打成型。
6.耐火材料的化学成分、矿物组成和微观结构决定了耐火材料的性质。
7.耐火材料的性质主要包括化学-矿物组成、组织结构、力学性质、热学性质和高温使用性质等。
8.耐火材料化学组成的主成分是指在耐火材料中对材料的性质起决定作用并构成耐火基体的成分，可分为酸性、中性和碱性耐火材料。
9.矿物组成可分为两大类：结晶相与玻璃相，其中结晶相又分为主晶相和次晶相。
10.耐火材料的添加剂，按目的和作用分为矿化剂、稳定剂和烧结剂等。
11.耐火制品的性质是其矿物组成和微观结构的综合反映。
12.耐火材料制品的损坏是从基质开始的。
13．耐火材料是由固相和气孔两部分构成的非匀质体。
14.耐火材料的R&D包括原料技术、生产技术、开发技术、应用技术。
15.耐火材料高温变形实质取决于晶体的性质、基质的实质、晶体与基体结合的情况。
二．判断1.当热风炉的风温低于900时，一般采用碳砖，当高于900时，格子砖采用高铝砖、莫来石、硅砖等。
（R）2.镁质耐火材料以镁砂为主要原料，以方镁石为主晶相，MgO含量大于90％的碱性耐火材料。
（R）3.耐火材料中的杂质成分是能与耐火基体作用而使其耐火性能下降的氧化物或化合物。
（T）4.高温下熔融相粘度比低温脆性玻璃相粘度大。
（T）5.影响粉料流动性的因素有颗粒尺寸、表面粗糙度、表面水膜。
（T）6.对于耐火材料来说，耐火度越高越好。
(R)7.耐火材料的原料之所以要煅烧是为了去除原料中易挥发的杂质和夹杂物。
大四耐火材料工学考试总结
一、名词解释1、耐火材料：是耐火度不低于1580℃的无机非金属材料,用于高温窑炉等热工设备及工业用高温容器和部件的材料，并能承受相应的物理化学变化及机械作用。
2、吸水率：制品中全部开口气孔吸满水的质量与其干燥质量之比，是反映制品中气孔量的技术指标，用来鉴定原料煅烧质量。
W=G1/G2*100%3、透气度：表示气体通过耐火制品难易程度的特性值。
（是在一定时间内，有一定的压力的气体，透过一定断面和厚度的试样的数量来表示）4、线膨胀系数：指由室温至试验温度间每升高1℃试样长度的相对变化率。
线膨胀率α=（Lt-L0）/L0×100%，平均线膨胀率α=（Lt-L0）/L0（T-T0）=ΔL/L0ΔT。
5、常温力学性能：①常温耐压强度：常温下耐火材料在单位面积上所能承受的最大压力。
如超过此值，材料被破坏，常温耐压强度=P/A Pa。
②抗拉抗折和扭转强度：抗折强度是指材料单位面积上所能承受的极限弯曲应力。
③耐磨性：耐火材料抵抗坚硬物料或气体（如含有固体颗粒的）磨损作用（研磨、摩擦、冲击力作用）的能力。
6、高温力学性能：①高温蠕变性：当材料在高温下承受小于其极限强度的某一恒定荷重时，产生塑性变形，变形量会随时间的增长而逐渐增加，甚至会使材料破坏，这种现象叫做蠕变。
②耐火度：耐材在无荷重时抵抗高温作用而不熔化的性质。
（决定耐火度的最基本的因素是材料的化学矿物组成及其分布情况，各种杂质成分特别市具有强熔剂作用的杂志成分，会严重降低制品的耐火度。
并不是耐火度越高，耐火材料的熔点也越高。
）③高温荷重变形温度：耐材在高温下的荷重变形指标表示它对高温和荷重同时作用的抵抗能力，也表示耐材呈现明显塑性变形的软化范围。
④抗渣性：耐材在高温下抵抗熔渣侵蚀作用而不破坏的能力。
溶液侵蚀过程主要是耐材在熔渣中的溶解过程和熔渣向耐材内部的侵入（渗透）过程。
⑤高温体积稳定性：耐火材料在高温长期使用时，其外形体⑥残余（重烧）收缩或膨胀：制品在受高温作用时，由于一些烧成变化的继续进行，结果使制品的体积发生变化—收缩或膨胀，这种不可逆的体积变化称为残余收缩或膨胀。
耐火材料复习提纲
第一章耐火材料的定义及分类传统的定义：耐火度不小于1580℃的无机非金属材料；ISO的定义：耐火度不小于1500℃的无机非金属材料及制品。
2、按化学性质分类（1）酸性耐火材料中性耐火材料碱性耐火材料3、按制造方法分类块状耐火材料;不定形耐火材料;烧制耐火材料;熔铸耐火材料。
4、按耐火度分类普通耐火材料;高级耐火材料;特级耐火材料5、按形状和尺寸分类标准砖; 异型砖;管形材;耐火器皿。
6、按使用场合分类冶金用;水泥窑用;玻璃窑用;陶瓷窑用;锅炉用。
7、按性质分类按密度分：轻质(气孔率45%-85%)、重质；按功能特性：抗蠕变性、耐磨性、抗渣性等耐火材料按气孔率分类：特致密制品；高致密制品；致密制品；烧结制品；普通制品；轻质制品；超轻质制品。
耐火材料的一般生产过程◆原料加工→配料→混练→（成型）→干燥→烧成（熔制）→（成型）→检验→成品配料原料的配合粒度的配合★临界粒径的确定★配料包括按规定比例的各种原料、和同一原料的各不同颗粒组成配合的粉料；1、要求：a、配料的化学组成必须能满足制品的要求，并且应比控制指标高些；b、结合剂的选择对制品的最终性能不产生影响，对结合剂变为制品的一部分应慎重，作为配料组成配料；c、原料中含水分和灼减成分时，使得原料、配料和制品的化学组成之间出现换算关系。
2、配料方法：容积法：按体积比来配料。
简单。
重量法：比较准确，误差一般≤0.2%。
配料一、各种原料的配合（配方）●根据耐火材料制品的品种和性能要求选用原料的配合；●对烧结制品、不烧制品、不定形耐火材料，各种颗粒熟料或其他脊性料与各种结合剂的配合是配料的重要环节；●原则：任何原料或结合剂的选用，及其用量都应合理控制，应保证既有利于制品的生产，又不能损害制品的性能。
要考虑各种物料之间的化学反应。
(2) 粉体的流动性颗粒形状影响粉体的流动性。
a、休止角：未加负载的粉料堆积在水平面上，假设落在料堆顶上的粉料速度是可以忽略不计的，则料堆与水平面的交角。
耐火材料基础知识考核
C.硅砖
D.碳砖
14.耐火材料的荷重软化温度是指材料在( )时开始软化的温度。
A.高温
B.一定负荷下
C.常温
D.无负荷
15.下列哪种因素会影响耐火材料的导热系数？( )
A.气孔率
B.化学成分
C.温度
D.所有以上因素
第二部分多选题（本题共15小题，每小题2分，共30分．在每小题给出的四个选项中，至少有一项是符合题目要求的）
A.原材料的质量
B.混合比例
C.施工技术
D.使用环境
11.耐火材料在高温应用中可能会遇到哪些物理变化？( )
A.蠕变
B.软化
C.热膨胀
D.相变
12.以下哪些是耐火材料中的非晶态材料？( )
A.玻璃
B.硅胶
C.石墨
D.氧化铝
13.以下哪些措施可以提高耐火材料的使用寿命？( )
A.优化材料配方
B.提高施工质量
耐火材料基础知识考核
考生姓名：_________________答题日期：_________________得分：_________________判卷人：_________________
第一部分单选题（本题共15小题，每小题2分，共30分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的）
1.下列哪种材料不属于耐火材料？( )
A.浇注料
B.喷涂料
C.摊铺料
D.粘土
5.耐火材料的烧结过程包括以下哪些阶段？( )
A.物理吸附
B.化学结合
C.体积收缩
D.晶粒长大
6.以下哪些情况下会导致耐火材料损坏？( )
A.温度变化过快
B.高温下的物理冲击
C.化学侵蚀
耐火材料工艺学(冶金工业第二版)复习要点2
第3章Al2O3-SiO2系耐火材料-3高铝质、硅线石及莫来石质10、高铝砖中，减轻二次莫来石化有些什么措施？减轻二次莫来石化反应措施：（1）熟料的严格拣选分级（2）合理选择结合剂的种类和数量结合粘土尽可能少加（5～10%）用生矾土细粉代替结合粘土用高铝矾土和结合粘土粉按比例配合（3）熟料的邻级混配和氧化铝含量高的熟料以细粉形式加入（4）合适的颗粒组成适当增加细粉数量（45～50%）适当增大粗颗粒的尺寸和数量部分熟料和结合粘土共同细磨共磨时熟料和粘土混合料中的A12O3／SiO2重量比应略大于2.55。
（5）适当提高烧成温度（Ⅱ级矾土熟料）11、什么是“三石”？性质如何？定义：部分硅线石族矿物原料—硅线石砖、红柱石砖或蓝晶石砖。
结构特征及基本性质不同的晶体结构：蓝晶石- 三斜晶系硅线石和红柱石-斜方晶系同一化学式：Al2O3•SiO2Al2O362.92 SiO237.08%12、影响“三石”分解或膨胀性的因素有哪些？影响分解或膨胀性的因素：矿物本身结构；矿物纯度；矿物粒度大小——蓝晶石粒度＜0.2mm，膨胀小且无明显差异；粒度＞0.2mm，膨胀大且差异大。
——硅线石粒度＜0.088mm，1400℃开始分解，1700℃完全莫来石化；粒度＞0.088mm，分解温度提高100℃，1700℃尚有残余硅线石。
——红柱石＜0.15mm，1500℃均莫来石化。
13、硅线石质制品生产工艺要点？制砖工艺与高铝砖的基本相同◇原料为精料◇硅线石和红柱石精矿料可直接制砖，蓝晶石不宜直接用来制砖。
但通过对其粒度的调整，也可直接制砖。
◇天然硅线石族精料通常以颗粒状或粉状料引入。
◇硅线石一般要求小于0.5mm，红柱石可适当放宽至小于2mm，蓝晶石一般为0.147～0.074mm。
◇一般制品的烧成温度为1350～1500℃（莫来石化转变温度＋体积效应）。
14、向铝硅系耐火材料中添加硅线石质矿物可提高其性能，原理是什么？将硅线石族矿物添加到铝硅系耐火材料中，可从下列三个方面提高后者的性能：（1）硅线石族矿物莫来石化产生的膨胀来弥补不定形耐火材料、不烧砖在加热过程中的收缩以保证耐火材料砌体的体积稳定性。
北京科技大学材料热处理期末复习资料铝和钛部分,十分详细!
铝和钛部分过剩相强化与沉淀强化有相似之处。
区别:沉淀强化时，强化相极为细小，弥散度大，在光学显微镜下观察不到；而在过剩相强化合金时，强化相粗大，用光学显微镜低倍既能看到。
纤维增强复合强化：主要不是靠阻碍位错运动，而是靠纤维与基体之间良好的结合强度。
由于基体材料的良好塑性和韧性，纤维高的强度，使整个材料具有很高的抗拉强度以及优异的韧性。
退火；固溶处理（淬火）；时效；变形热处理；化学热处理作用：①改善工艺性能，保证下一道工序的顺利进行。
例如均匀化退火可以改善热加工性能，中间退火可以改善冷加工性能；②提高使用性能，充分发挥材料的潜力。
热处理过程：加热---保温---降温冷却。
铝合金的热处理原理铝合金的基本热处理形式是退火与淬火时效；退火属软化处理，目的是获得稳定的组织或优良的工艺塑性；淬火时效为强化处理，借助时效强化以提高合金的强度性能。
（1）、固溶强化：原子半径差别越大，强化效果越明显（2）、时效强化（沉淀强化）：时效过程中形成均匀、弥散分布的共格或半共格过渡相，这种相在基体中能造成较强烈的应变场，提高对位错运动的阻力，从而提高合金的强度。
（3）、过剩相强化：铝合金中的过剩相多为硬而脆的金属间化合物，在合金中起阻碍位错滑移的作用，使强度、硬度提高，而塑性、韧性降低。
（4）、细晶强化：铝合金中添加微量合金元素使铝合金固溶体基体和过剩相组织细化，以提高铝合金机械性能，这是细晶强化。
Al-4Cu合金时效强化1、Al-4Cu合金组织性能的一般变化（1）在548℃进行共晶转变：L→α+θ(CuAl2)（2）铜在α相中的极限溶解度为5.65%，随着温度的下降，固溶度急剧减小，室温下为0.05%；（3）θ组成为CuAl2（4）Al-4Cu合金在缓冷时获得的组织为（α+θ）两相（5）铸造组织的抗拉强度为150MPa。
2、如果将Al-4Cu合金加热到固溶度曲线以上，并迅速淬入干冰（-78℃），形成过饱和固溶体（含4%Cu)；抗拉强度为200MPa；3、自然时效和人工时效自然时效：将淬火得到的过饱和固溶体置于室温或低于100℃的温度环境下，由于停留时间的增加，硬度和强度增高的现象。
耐火材料工艺学考试要点
耐火材料的一般性质，包括化学矿物组成，组织结构，力学性质，热学性质，高温使用性质。
主成分：酸性耐火材料含有相当数量的游离二氧化硅。
酸性最强的耐火材料是硅质耐火材料中性耐火材料按其严密含义来说是碳质耐火材料，高铝质耐火材料（二氧化铝含量在45%以上）是偏酸而趋于中性的耐火材料，络质耐火材料是偏碱性而趋于中性的耐火材料。
碱性耐火材料含有相当数量的MgO和CaO等，镁质和白云是质耐火材料是强碱性耐火材料，鉻镁系和镁橄榄石质耐火材料以及尖晶石质耐火材料是属于弱碱性耐火材料。
杂质成分：这些杂质成分是某些能与耐火基体起作用而使耐火性降低的氧化物或者化合物，即通常称为溶剂的杂质。
因杂质成分的溶剂作用使系统的共熔液相生成温度愈低，单位溶剂生成的液相量愈多，且随温度升高液相量增长速度愈快，黏度愈小，润湿性愈好，则杂质溶剂作用愈强。
将干燥的材料在规定温度条件下加热时质量减少百分率称为酌减。
主晶相是指构成制品结构的主体且熔点较高的晶相。
基体是指耐火材料中大晶体或是骨料间隙中存在的物质。
耐火材料是由固相（包括结晶相和玻璃相）和七孔两部分构成的非均质体，其中各种形状和大小的气孔与固相之间的宏观关系（包括他们的数量和分布结合情况等）构成耐火材料的宏观组织结构。
吸水率：他是制品中全部开口气孔希曼水后的质量与其干燥质量之比热膨胀：是指其体积或长度随着温度的升高而增长的物理性质。
其原因是原子的非谐性振动增大了物体中原子的间距从而使体积膨胀。
p11材料的热膨胀与其晶体结构和键强度高的材料如SiC具有低的热膨胀系数。
对于组成相同的材料，由于结构不同，热膨胀系数也不同。
耐火材料的热膨胀系数取决于它的化学组成。
热导率：是表征耐火材料导热特性的一个物理指标，其数值等于热流密度处于负温度梯度。
其物理意义是质单位温度梯度下，单位时间内垂直面积的热量。
大部分耐火材料的热导率随温度升高而增大。
但有些如镁砖、碳化砖等则相反，随温度升高热导率反而会下降。
耐火材料复习资料
耐火材料复习资料耐火材料定义：耐火度不低于1580的非金属材料。
特种耐火材料：使用特殊的原料，用特殊工艺制备或者有特殊用途的耐火材料。
耐火材料分类：（化学性质）酸性、碱性、中性耐火材料显微结构：耐火材料是由固相（包括结晶相和玻璃相）和气孔两部分构成的非均质体宏观结构。
真密度：耐火材料质量与其真体积之比。
热力学性质：材料方面：质点相对原子质量越小，密度越小，弹性模量越大，导热系数越大。
晶体结构：结构越复杂，导热系数越低。
耐火度：耐火材料在无荷重条件下抵抗高温而不熔化的特性。
高温蠕变：在一定压力下随时间的变化而产生的等温变形称为耐火材料的高温蠕变。
荷重软化温度：耐火材料在规定的升温条件下，受恒定荷载产生规定变形时的温度。
等静压成型：依靠高压液体或气体从各方向对物料施加相同压力使其成型。
我国高铝矾土主要组成：一水，三水铝矾土弹性后效：颗粒不被破坏，但产生较大弹性形变，当卸压后会产生较大的反弹。
混练：使不同组分和粒度的物料同的物料同适量的结合剂经混合和挤压作用达到分布均匀和充分润湿的泥料制备过程。
不定形耐火材料：是由颗粒料和一种或多种结合剂组成的混合料（这种混合料既可以是致密的，也可以是隔热的。
隔热混合料制备和烘干后的试样，测定其气孔不低于45%），有的以交货状态直接使用，有的加一种或几种合适的液体调配后使用。
高铝矾土在锻烧过程中的变化：即分解脱水和莫来石化阶段、二次莫来石化阶段和重结晶烧结阶段。
防水化的措施：塑料薄膜将砖密封包装，不与大气中的水分接触。
沥青浸渍，使其进入砖内覆盖颗粒和砖体表面。
困料：把混合好的泥料在一定湿度与温度条件下存放一段时间。
困料的作用随坯料的性质不同而异，如使结合粘土和水分分布得更加均匀些，充分发挥结合粘土的可塑性能和结合性能，以改善坯料的成型性能。
而对氧化钙含量较高的镁砖坯料进行困料，则为了使氧化钙在坯料中充分消化，以避免成型后的砖坯在干燥和烧成初期由于氧化钙的水化而引起砖坯开裂。
耐火材料复习题及答案
一、1，硅酸盐矿物显微结构：硅酸盐结合物胶结晶体颗粒 晶体颗粒直接结合成结晶网 2，熔渣让耐火材料破坏的三种方式：单纯溶解、反应溶解、侵入变质溶解3，让坯料重新分布的力：静电引力、机械结合力、内摩擦力4，镁砖的分类：烧成镁砖、不烧镁砖、再结合镁砖5，颗粒料的组成原则：两头大，中间小6，32O Al 含量：%72<(莫来石) %72>（莫来石，刚玉）7，测耐火材料的抗拉性的两种方法：动态法、静态法8，2ZrO 增韧机理①应力诱导相变增韧②微裂纹增韧③裂纹分支增韧④裂纹偏转和弯曲增韧 9，铬镁质材料：方镁石，尖晶石其基质有三种：232,,MS C CMS S M二、主晶相：构成材料的主体，熔点较高，对材料的性质起支配作用的一种晶相基质：指分散有断续颗粒的连续介质（耐火材料中大晶体或骨料间隙中存在的物质） 耐火度：材料在没有荷重的情况下，抵抗高温作用下熔化和软化的性能注浆成型法：所谓注浆成型法，就是将粉料的悬浮液使之具有一定的流动性，将悬浮液注入到模具里面或模腔里面，形成具有一定形状的模坯的方法。
烧结：把粉状或非致密的原料经过加热，当它低于其熔点温度的一定温度范围时，发生少量的易熔成分液化，颗粒连接，填充空气孔隙，结构致密物增大、急剧膨胀，强度和化学稳定性提高等物理化学变化，成为坚实的结合体的过程。
二次莫来石化：指在1200℃以上，从水铝石脱水形成的刚玉，与高岭石分解出来的二氧化硅继续反应，形成的莫来石称为二次莫来石，过程为二次莫来石化。
三、1、什么叫困料？答：将混炼成型或挤力处理后的坯料在一定温度、湿度的环境下，储存一段时间的方法。
其发生的有利的化学物理变化有：通过困料的过程，使它里面的水分分布更加均匀，坯料表面的蒸发水分非常少；坯料里面的水分通过里面的毛细管从水分高的地方转移到水分少的地方，原来毛细管中没有被水填充的地方被水填充，增加了坯料的可塑性；在潮湿的环境中由于细菌的作用可使有机物变质，并生成有机酸，起到表面活性剂的作用并使坯料均化；另外，困料中的水化反应有时可以产生一些胶体物质，提高坯料的结合性和可塑性。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
基质：基质是耐火材料中大晶体或骨料间隙中存在的物质。
主晶相：主晶相是指构成耐火制品结构的主体且熔点较高的晶相耐火度：耐火度是指耐火材料在无荷重时抵抗高温作用而不熔化的性能。
显微结构：在光学和电子显微镜下分辨出的试样中所含有相的种类及各相的数量、形状、大小、分布取向和它们相互之间的关系，称为显微结构。
陶瓷结合：又称为硅酸盐结合，其结构特征是耐火制品主晶相之间由低熔点的硅酸盐非晶质和晶质联结在一起而形成结合。
直接结合：指耐火制品中，高熔点的主晶相之间或主晶相与次晶相间直接接触产生结晶网络的一种结合，而不是靠低熔点的硅镁酸盐相产生结合。
混练：使两种以上不均匀的物料的成分和颗粒均匀化，促进颗粒接触和塑化的操作过程称混炼。
液相烧结：凡有液相参加的烧结过程；液相起到促进烧结和降低烧结温度的作用。
低水泥浇注料：由水泥带入的CaO含量一般在1.0-2.5%之间的反絮凝浇注料。
热硬性结合剂：热硬性结合剂是指在常温下硬化很慢和强度很低，而在高于常温但低于烧结温度下可较快的硬化的结合剂水硬性结合剂：水硬性结合剂是必须同水进行反应并在潮湿介质中养护才可逐渐凝结硬化的结合剂气硬性结合剂：气硬性结合剂是在大气中和常温下即可逐渐凝结硬化而具有相当高强度的结合剂减水剂：保持浇注料流动值基本不变的条件下，可显著降低拌和用水量的物质称为减水剂弹性后效：坯体压制时，外部压力被内部弹性力所均衡，当外力取消时，内部弹性力被释放出来，引起坯体膨胀的作用称为弹性后效荷重软化点：以压缩0.6%时的变形温度作为被测材料的荷重软化温度，即荷重软化点镁碳砖：镁碳砖是以烧结镁砂或电熔镁砂为主要原料，并加入适量的石墨和含碳质有机结合剂而制成的镁质制品。
电熔镁砂：由天然菱镁矿、水镁石、轻烧镁砂或烧结镁砂在电弧炉中高温熔融而成的镁质原料矿化剂：加入耐火材料中，在烧成过程中能促进其他物质转变或结晶的少量物质。
防氧化剂：含碳耐火材料采用金属添加剂的作用在于抑制碳的氧化，被称为防氧化剂可塑性: 物料受外力作用后发生变形而不破裂，在所施加使其变形的外力撤除后，变形的形态仍保留而不恢复原状，这种性质称为可塑性。
熔铸莫来石制品:由高铝矾土或工业氧化铝、粘土或硅石进行配料,在电弧炉内熔融，再浇铸成型及退火制成的耐火制品称为熔铸莫来石制品。
再结晶碳化硅制品:再结晶碳化硅制品是一种无结合物的碳化硅制品，它是在不加入结合剂的条件下，靠碳化硅晶粒的再结晶作用制成的。
水玻璃的模数:氧化硅与氧化钠的分子比称为水玻璃的模数。
捣打料:以粉粒状耐火物料与结合剂组成的松散状耐火材料称为捣打料。
耐火泥:耐火泥也叫铝酸盐水泥，是以铝矾土和石灰石为原料，经煅烧制得的以铝酸钙为主要成分、氧化铝含量约为50%的熟料,再磨制成的水硬性胶凝材料。
简答题：1.耐火材料按化学性质分几类？这种分类的意义？酸性耐火材料、碱性耐火材料、中性耐火材料此分类对了解耐火材料的化学性质，判断在使用过程中它们之间及耐火材料与接触物间化学作用情况有着重要意义。
2.耐火材料的物理性质主要取决于什么？耐火材料的化学组成和矿物组成。
3.定性耐火材料生产的基本过程？各主要过程的目的是什么？（1）颗粒组成及配料。
颗粒组成应符合最紧密堆积原理和有利于烧结。
（2）混炼。
不同组分和粒度的物料与适量的结合剂经混合和挤压作用达到分布均匀和充分润湿的泥料的制备过程。
（3）成型。
耐火材料借助外力和模型，成为具有一定尺寸、形状和强度的坯体和制品的过程。
（4）干燥。
干燥的目的在于提高坯体的机械强度和保证烧成初期能够顺利进行。
（5）烧成。
通过烧成过程中一系列物理化学变化，形成稳定的组织结构和矿物相，以获得制品的各种性质。
4.配料、混炼、成型和烧成的定义；烧成制度的定义。
配料：配料是将大、中、小颗粒状和粉状物料按一定比例进行配合的工序。
混炼：使两种以上不均匀物料的成分和颗粒均匀化，促进颗粒接触和塑化的操作过程。
成型：借助外力、工具和模型，将材料加工成为具有一定尺寸、形状和强度的胚体或制品的过程。
烧成：将生坯高温烧成致密的、具有新的稳定矿物晶相和足够强度的烧结体，这个高温过程称为烧成。
烧成制度：对升温过程、最高烧结温度与保温时间、降温方式以及气氛的控制。
5.液相烧结的作用？（1）颗粒粒度与形状：细颗粒有利于提高烧结致密化速度，便于获得高的最终烧结密度。
在颗粒重排阶段提高毛细管力便于固相颗粒在液相中移动。
在溶解-再析出阶段强化固相颗粒之间和固相、液相间的物质迁移加快烧结速度。
另外，细小晶粒的烧结组织有利于获得性能优异的烧结材料。
此外，颗粒重排阶段初期，颗粒形状影响毛细管力大小，形状复杂导致颗粒重排阻力增加，球形颗粒有利于颗粒重排，形状复杂的固相颗粒降低烧结组织的均匀性，综合力学性能可知在溶解-再析出阶段，颗粒形状的影响较小。
（2）液相的影响：液相的粘度愈低, 它们对固相的浸润愈好, 愈有利于烧结。
但液相粘度降低和对固体浸润性能的改善并不一定总是有利于烧结的。
液相对烧结过程的作用主耍为两部分:首先是在液相毛细管力和由于表面曲率不同而引起的压力差的作用下所发生的固体颗粒重排过程，在这部分作用中, 液相对固相的浸润性能起重要作用。
其次为通过液相的重结晶过程。
6.主成分、杂质、主晶相和基质的定义。
主成分：它是耐火制品中构成耐火基体的成分，是耐火材料的特性基础。
杂质：能与耐火基体作用而使耐火性能降低的氧化物或化合物。
主晶相：主晶相是指构成耐火制品结构的主体且熔点较高的晶相基质：基质是耐火材料中大晶体或骨料间隙中存在的物质。
7.耐火材料显微结构和性能的关系？耐火材料显微结构两种类型：一种是有硅酸盐（硅酸盐晶体矿物或玻璃相）结合物胶结晶体颗粒的结构类型；另一种是有晶体颗粒直接交错结合成结晶网。
这种显微结构上的差别取决于各相间的界面能和液相对固相的润湿情况。
属于直接结合的结构类型的制品的高温性能（高温力学强度、抗渣性和热震稳定性）要优越得多。
8.耐火材料气孔的种类及对性能的影响？（1）封闭气孔（2）开口气孔（3）贯通气孔气孔的存在主要影响材料的致密度，显气孔率高时，材料结构疏松，强度低，抗渣性能弱。
9.构成耐火材料的主要化学元素？硅、铝、镁、钙。
10.耐火材料抗渣性的定义，提高耐火材料抗渣性的途径?抗渣性：耐火材料在高温下抵抗熔渣侵蚀作用而不被破坏的能力。
途径：（1）保证和提高原料的纯度（2）选择适宜的生产方法11.耐火度的定义？耐火度是耐火材料的最高使用温度吗?耐火度指耐火材料在无荷重时抵抗高温作用而不熔化的性能。
耐火度不是耐火材料的最高使用温度：耐火材料在使用中经受高温作用的同时，通常还伴有荷重和溶剂作用，因而制品耐火度不能视为耐火材料最高使用温度。
12．荷重软化点的定义及影响因素。
各种耐火材料荷重软化温度的特点定义：试样压缩0.6%（即试样压缩0.3mm）时对应的温度，即荷重软化点。
取决于材料的化学矿物组成：①晶相、晶体构造和性状（网络骨架高；孤岛状低）；②②晶相及液相的数量及液相的粘度；③③晶相及液相之间的相互作用工艺条件：气孔率低、体积密度大，荷软温度较高测试条件：升温速度快，荷软温度较高11.抗热震性的定义及影响因素。
热震稳定性：耐火材料抵抗温度急剧变化而不被破坏的能力。
材料的热膨胀系数；材料的导热系数；缓冲热应力的因素（弹性模量的大小）12.何谓一次莫来石化？二次莫来石化？如何评价二次莫来石化所带来的影响？一次莫来石化：高岭石脱水后的偏高岭石分解出来的Al2O3与SiO2反应形成莫来石的过程。
二次莫来石化：铝矾土中高岭石脱水后的偏高岭石分解出来的SiO2与水铝石的Al2O3反应形成莫来石的过程。
影响：莫来石的反应有一定的膨胀效应，因此，对于高铝矾土的烧结和高铝砖的生产来说，二次莫来石化是有害的，通常需要采取相应措施消减二次莫来石化的影响，例如在高铝砖的生产中，避免二次莫来石危害的措施：适当提高煅烧温度、调整配料组成、调整颗粒组成、部分熟料和结合粘土共同细磨。
但是，在高荷软或低蠕变高铝砖中，可以利用这一反应过程产生的微膨胀来抵消材料高温下的收缩，有效地提高了材料的抗蠕变性能。
所以，二次莫来石化也有有利的一面。
13.硅砖的结构特点及形成原因，矿化剂的种类和作用。
硅砖结构疏松，内部孔隙较大。
硅砖的主要成分是SiO2，SiO2在高温下存在多晶转变，硅砖中会有残余石英存在，在使用过程中它会继续进行晶型转变，体积膨胀较大，易引起砖体结构松散。
碱金属氧化物、FeO、MnO、CaO、MgO矿化剂作用：加速石英在烧成时转变为低密度的变体(鳞石英和方石英)而不显著降低其耐火度。
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14.莫来石、菱镁矿、白云石、镁铝尖晶石和镁镁橄榄石的分子式。
莫来石：3Al2O3·2SiO2 菱镁矿：MgCO3白云石：CaCO3·MgCO3 镁铝尖晶石：MgO·Al2O3镁橄榄石：2MgO·SiO215.镁质耐火材料的种类和特点。
种类：冶金镁砂、镁砖、镁硅砖、镁铝砖、镁钙砖、镁碳砖等。
特点：镁质耐火材料的耐火度高，对碱性渣和铁渣有很好的抵抗性。
16.论述直接结合镁铬砖、再结合和半再结合镁铬砖的性能特点、生产工艺和使用情况？（1）直接结合镁铬砖。
直接结合镁铬砖采用高纯镁砂和铬矿精矿生产的镁铬砖，其杂质含量少，烧成温度高（≥1700℃），高温矿物相的直接结合率高，具有高抗侵蚀性、高强度、耐腐蚀及优良的抗热震性。
应用于水泥回转窑、炼钢电炉衬、玻璃窑蓄热室、石灰窑、混铁炉等。
（2）再结合镁铬砖。
用电熔镁砂为原料按合适的化学与粒度组成配合，经混炼、高压成型、1800℃高温烧成而成。
制品中直接结合程度高，杂质含量少，具有优良的高温强度、高温体积稳定性、耐腐蚀和抗侵蚀性。
应用于VOD炉渣线，重有色金属转炉风口区，闪速炉反应塔、沉淀池，碱性耐火材料窑炉高温带等。
（3）半再结合镁铬砖。
采用部分电熔镁砂为原料生产的镁铬砖。
其性能介于直接结合镁铬砖和再结合镁铬砖之间。
使用情况与再结合镁铬砖差不多。
17.碳化硅制品的种类；氮化硅结合碳化硅砖的工艺特点。
种类：氧化物结合碳化硅；氮化硅结合碳化硅；自结合碳化硅；反应烧结碳化硅。
特点：氮化硅结合碳化硅砖是以氮化硅为主要结合相的碳化硅制品。
一般含碳化硅70%～75%，氮化硅18%～25%，具有良好抗高温强度和优良的抗侵蚀能力。
以碳化硅和金属硅粉为主要原料，采用高温氮化烧成法制备。
主要用于高炉风口、铝电解槽内衬等。
20.耐火材料中引入碳质材料有什么作用？（1）碳质的导热系数高，韧性好，对渣的润湿性差，引入到耐火材料中可大大提高钢铁工业用耐火材料的使用寿命。
（2）碳质材料的导热系数高和热膨胀系数低，使材料具有优良的抗热震性能。
（3）碳质材料对渣的润湿性差，使材料具有优良的抗侵蚀性能。