2 耐火材料的显微结构与性质

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精品课件-耐火材料的组成和性质

精品课件-耐火材料的组成和性质

熔液侵蚀过程主要是耐火材料在熔渣中的溶解过程和熔渣向耐火材料内部的侵入(渗 透)过程。
耐火材料向熔渣中溶解的过程可分为:
(1)单纯溶解 耐火材料与熔渣不发生化学反应的物理溶解作用。
(2)反应溶解 耐火材料与熔渣在其界面处发生化学反应,使耐火材料的工作面部分转 变为低熔物(反应产物)而溶于渣中,同时改变了熔渣和制品的化学组成。
耐火材料的组成和性质
耐火材料基本性质可归纳为以下三方面:
1)耐火材料的使用性质。
耐火度、高温耐压强度、热稳定性、高温体积稳定性、 抗渣性等。
2)耐火材料的物理性质。
气孔率、真比重、体积密度、线膨胀率等。
3)耐火材料的机械性质。
耐压强度、弹性变形、塑性变形等。
第一节 耐火材料的化学矿物组成 一、化学组成 耐火材料的化学组成按各成分含量和作用分为两部分,主成分和副成分。 1、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。它的性质和数量直接 决定制品的性质。其主要成分可以是氧化物,也可 以是元素或非氧化物的化合物。
谢谢
耐火材料抗渣性的测定方法常用坩埚法、回转渣蚀法等。
六、耐真空性 通常在常温下耐火材料的蒸气压都很低,可以认为是极稳定而不易挥发的。但 在高温减压下工作(如真空熔炼炉或钢水脱气处理等)时,会因其挥发减量而 造成损耗,加速其损坏。 耐火材料的挥发速度如下式:

耐火材料基础知识

耐火材料基础知识

基础知识

耐火材料:是耐火度不低于1500度的无机非金属材料(ISO的标准);凡是使用温度大于1000华氏温度(538度),并能满足一定的使用要求的耐火材料(ASTM,美国材料测试标准)

耐火度:高温无荷重条件下部熔融软化的性能,它表示耐火材料的基本性能。

用途:耐火材料可用作高温窑、炉等热工设备的结构以及工业用的高温器皿和部件(像电力、钢铁、有色冶金等行业)。能承受在其中进行的各种物理化学变化及机械作用。

耐火材料大部分是以天然矿石(如耐火材料粘土、硅石、菱镁矿、白云石等)为原料制造的,现在,采用某些工业原料和人工合成原料(工业氧化铝、SiC、合成莫来石等)也日益增多。

分类:

一、按化学矿物组成分类:

1、硅质制品

2、硅酸铝制品

3、镁质

4、白云石制品

5、铬质制品

6、碳质

7、锆质

8、特殊制品(纯

氧化物制品)9、其它:碳化物、氮化物、硅化物、金属-陶瓷等。

二、按外观分类:

1、耐火砖(具有一定形状):烧成砖、不烧砖、电熔砖(熔融砖)耐火隔热砖等

2、不定形耐材:捣打料、喷补料、浇注料等

3、耐火泥:热硬性火泥、气硬性火泥、水硬性火泥等

三、按耐火度分类:

普通耐火制品(1580~1770度)、高级耐火制品(1770~2000度)、特级耐火制品(2000度以上)

四、按形状和尺寸分类:

标准型砖、异型砖、特异型砖、大异型砖等以及实验室或工业用坩埚、器皿、管等特殊制品。

五、按制造工艺方法分类:

泥浆浇注料制品、可塑成形制品、半干压型制品、由粉状非可塑浇注捣固成形制品等

耐火材料的组成和性质

耐火材料在使用过程中,受到高温(一般为1000~1800度)下发生的物理、化学、机械等作用,使材料容易熔融软化,或被溶蚀磨蚀,或发生崩裂损坏等现象,使操作中断,而且沾污物料。因此要求耐火材料必须具有具有能适应于各种操作条件的性质。

《耐火材料基础知识》课件

《耐火材料基础知识》课件
机械性能
耐火材料应具备较好的机械性能,如抗压、 抗折、抗磨等。
化学稳定性
耐火材料应具备较好的化学稳定性,不易与 周围介质发生化学反应。
环保性
耐火材料应符合环保要求,无毒无害,减少 对环境的污染。
耐火材料的使用环境
高温环境
耐火材料主要用于承受高温环境,如钢铁、 有色金属、陶瓷等工业窑炉。
化学环境
耐火材料需承受一定的化学侵蚀,如酸性、 碱性、氧化性等环境。
高机械应力环境
耐火材料需承受较大的机械应力,如炉墙、 炉顶等部位。
多相介质环境
耐火材料需承受多种介质的作用,如气体、 液体、固体等。
耐火材料的使用寿命
影响因素
耐火材料的使用寿命受到多种因素的影 响,如材料性质、使用环境、操作方式
等。
成本考虑
耐火材料的使用寿命与成本密切相关 ,使用寿命长可以降低更换成本。
耐火材料的应用领域
有色金属工业
在铜、铝等有色金 属冶炼设备和炉窑 中应用。
陶瓷与玻璃工业
在熔炼炉、烧成窑 等设备中应用。
钢铁工业
在高炉、热风炉、 电炉、连铸机等设 备中广泛应用。
石油化工
在裂解炉、加热炉 、反应塔等设备中 应用。
其他领域
在电力、交通、国 防等领域也广泛应 用。
02
耐火材料的组成与结构
晶体结构
指耐火材料中的晶体颗粒的大小 、形状、取向及分布情况,对耐 火材料的力学性能和高温性能有

耐火材料介绍

耐火材料介绍

显微结构
显微结构研究 图像分析法
压汞
化学
热谱
光谱
X射


X





分析
分析
分析
线分










线


























-

自动图像分析仪
结晶固 构格溶 分常体 析数
织位颗 构错粒
结尺 构寸
耐火材料的物理性质
基本性质
性质定义
体积密度 真密度 显气孔率
带有气孔的干燥材料的质量与其总体积的比值。总体积为材料中固体物质、 开口气孔及闭口气孔体积的总和。
耐火材料的物理性质
测量体积密度的方法是阿基米德法,即用排 水法来测定试样的体积。一个是真空法,即 将试样放在密闭容器中抽真空达到一定的真 空度以后再注入水或其他液体,来浸泡试样; 另一种方法是将试样放入沸水中浸泡。
过程:将质量为m1的试样放入液体中浸泡, 完成后,试样在液体中悬浮在液体中的质量 m2。然后将试样从浸液中取出,用饱和了浸 液的毛由水心地擦去多余的液滴。

耐火材料检验

耐火材料检验

耐火材料检验

耐火材料是一种能够在高温环境下保持稳定性和耐久性的材料,广泛应用于冶金、建筑、化工等领域。为了确保耐火材料的质量和性能,需要进行严格的检验。本文将介绍耐火材料检验的相关内容,包括检验方法、检验标准和检验过程中的注意事项。

一、检验方法。

1.化学分析法,通过对耐火材料中化学成分的分析,来判断其成分是否符合要求。常用的化学分析方法包括X射线荧光光谱分析、原子吸收光谱分析等。

2.物理性能测试,包括耐火材料的密度、抗压强度、导热系数等物理性能的测试。常用的测试方法有密度计、万能试验机、热导仪等。

3.显微结构分析,通过显微镜观察耐火材料的微观结构,来判断其晶粒大小、

孔隙率、断裂模式等情况。

二、检验标准。

耐火材料的检验标准通常由国家标准或行业标准规定,具体包括化学成分、物

理性能、显微结构等方面的要求。在进行检验时,需要严格按照相关标准进行操作,确保检验结果的准确性和可靠性。

三、检验过程中的注意事项。

1.样品的采集,样品的采集需要注意代表性,确保所采集的样品能够真实反映

整批耐火材料的质量状况。

2.试样的制备,在进行物理性能测试时,需要确保试样的制备符合标准要求,

避免制备不当导致测试结果的偏差。

3.仪器的校准,在进行化学分析和物理性能测试时,需要对使用的仪器进行定期校准,确保测试结果的准确性。

4.数据的记录和分析,在检验过程中,需要及时记录测试数据,并进行合理的分析,确保检验结果的可靠性和科学性。

综上所述,耐火材料的检验是确保其质量和性能的重要环节。通过合理选择检验方法,严格按照标准要求进行操作,以及注意检验过程中的细节问题,可以保证耐火材料的质量稳定和可靠性,从而更好地满足工程应用的需要。

两种熔铸耐火材料弹性性能和显微结构的研究

两种熔铸耐火材料弹性性能和显微结构的研究
高温冷却 。产生的 内部应 力对显 微结构造成 破坏 。使 用高温超声波 反射技术可 以测量杨 氏模量 。依照化学和 矿 物成 分、物理一 学转变确定 特征现 象。杨 氏模量受每 相本征特 征 的影响 ,同时相 间的热膨 胀失配 也损坏了 杨 化
氏模 量 。 因 而 ,玻 璃 相 涉 及 高 温 粘 度 变 化 。 而 且 ,氧 化 锆 的 同 素 马 氏 体 转 变 也 对 杨 氏模 量 产 生 影 响 :引 起 体 积 变 化 或 诱 导 。 采 用 简 单 的 H si ahn和 S tk n分 析 模 型 部 分 解 释 了 上 述 作 用 。 h ima r
大 部 分 用 于 玻 璃 窑 。这 些 耐 火 材 料 的 生 产 过 程 类
2 材 料
由 圣 戈 班 专 门 为 本 研 究 生 产 的 隶 属 A : 1 一 0 ZO 一 i 的 两种 熔 铸 耐火 材 料 。第 一种 A S是 r SO 系 Z
含 有 4 %A 2 3 4 %Z O , 由 1 %铝 硅 酸 盐 玻 璃 3 1 和 0 r2 0 7
可 以预 见 两种 材 料呈 现 出明显不 同 的力学 特 征 。
部 分 ,其 目的是提 供 其 热力 学 性 能 的综 合 要 点 。
3 试 验 过 程
采用基 于测 量超声 波传播 速度 的脉 冲技术 .
并 获取 预 测性 工 具 。

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;

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;

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;

1.3耐火材料的化学-矿物组成

(1)化学组成

化学组成是耐火材料最基本的特性,是决定耐火材料的物相组成以及很多重要性质如抗渣侵蚀性能、耐高温性能、力学性能等的重要基础。通常将耐火材料的化学组成按各个成分含量的多少及作用分为以下几类:

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。耐火材料按其主成分的化学性质可分为酸性耐火材料、中性耐火材料和碱性耐火材料。

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。

添加成分耐火材料的化学组成中除主要成分和杂质成分外有时为了制作工艺的需要或改善某些性能往往人为地加入少量的添加成分,引入添加成分的物质称为添加剂。按照添加剂的目的和作用不同可分为矿化剂、稳定剂、促烧剂等。

(2)矿物组成

耐火材料一般说来是一个多相组成体,其矿物组成取决于耐火材料的化学组成和生产工艺条件,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。

主晶相是指构成耐火制品结构的主体而且熔点较高的结晶相。主晶相的性质、数量、结合状态直接决定着耐火制品的性质。

次晶相又称第二固相,是在高温下与主晶相共存的第二晶相。

如镁铬砖中与方镁石并存的铬尖晶石,镁铝砖中的镁铝尖晶石,镁钙砖中的硅酸二钙,镁硅砖中的镁橄榄石等。次晶相也是熔点较高的晶体,它的存在可以提高耐火制品中固相间的直接结合,同时可以改善制品的某些特定的性能。如:高温结构强度以及抗熔渣渗透、侵蚀的能力。

耐火材料

耐火材料

18
耐火材料与高温陶瓷国家重点实验室培育基地
(6)特种耐火材料 )
特种耐火材料又可分为如下品种: 特种耐火材料又可分为如下品种: 碳质制品:包括碳砖和石墨制品; 碳质制品:包括碳砖和石墨制品; 纯氧化物制品:包括氧化铝制品、氧化锆制品、 纯氧化物制品:包括氧化铝制品、氧化锆制品、氧 化钙制品等; 化钙制品等; 非氧化物制品:包括碳化硅、碳化硼、氮化硅、 非氧化物制品:包括碳化硅、碳化硼、氮化硅、氮 化硼、硼化锆、硼化钛、塞伦(Sialon)、阿伦 )、阿伦 化硼、硼化锆、硼化钛、塞伦 )、 (Alon)制品等; 制品等; 制品等
3
耐火材料与高温陶瓷国家重点实验室培育基地
1、根据耐火度的高低 、根据耐火度的高低 耐火度 普通耐火材料:1580℃~1770℃ 普通耐火材料: ℃ ℃ 高级耐火材料: 高级耐火材料:1770℃~2000℃ ℃ ℃ 特级耐火材料: 特级耐火材料:>2000℃ ℃
4
耐火材料与高温陶瓷国家重点实验室培育基地
2、依据形状及尺寸的不同 、依据形状及尺寸的不同 形状及尺寸 标普型: 标普型:230mm×113mm×65mm; × × ; (尺寸比)Max:Min<4:1; 尺寸比) ; 异 型:不多于2个凹角, 不多于 个凹角, 个凹角 (尺寸比)Max:Min<6:1; 尺寸比) ; 或有一个50~ °的锐角; 或有一个 ~70°的锐角; 特异型:(尺寸比) 特异型:(尺寸比) Max:Min<8:1; :(尺寸比 ; 或不多于4个凹角;或有一个 ~ °的锐角; 或不多于 个凹角;或有一个30~50°的锐角; 个凹角

耐火材料——精选推荐

耐火材料——精选推荐

1耐火材料定义:耐火度不低于1580的非金属材料。即耐火材料是用作高温窑、炉等热工设备,以及高温容器和部件的

无机非金属材料,耐火度不低于1580℃,并在高温下能承受相应的物理化学变化

及机械作用。

2耐火材料分类:(根据化学性质)酸性耐火材料、碱性耐火材料、中性耐火材料; 根据耐火度可分为: 普通耐火制品:

耐火度为1580~1770℃, 高级耐火制品:耐火度为1770~2000℃,特级耐火制品:耐火度大于2000℃ .

3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。

4耐火材料的分类根据耐火度可分为: 普通耐火制品:耐火度为1580~1770℃;

高级耐火制品:耐火度为1770~2000℃; 特级耐火制品:耐火度大于2000℃ . 5 开口气孔率(显气孔率): =

13V V V

+×100%,V 0

、V 、V 分别表示

总体积、 开口气孔和闭口气孔体积c m

6吸水率:它是制品中全部开口气孔吸满的水的质量与其干燥质量之比,以百分率表示。

7透气度:是表示气体通过耐火制品难易程度的特性值。

8真密度:是指不包括气孔在内的单位体积耐火材料的质量

9耐火材料的热膨胀是指其体积或长度随着温度升高而增大的物理性质。

10线膨胀系数是指由室温至试验温度间,每升高1 ℃,试样长度的相对变化率。 11热导率是表征耐火材料导热性的一个物理指标,是指单位温度梯度下,单位时间内通过单位垂直面积的热量。 12气孔率对热导率的影响:耐火材料通常都含有一定的气孔,气孔内气体热导率低,因此气孔总是降低材料的导热能力。在一定温度以内,对一定的气孔率来说,气孔率愈大,则热导率愈小。 13常温耐压强度 :是指常温下耐火材料在单位面积上所能承受的最大压力。 14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。

第2章耐火材料组成结构与性质

第2章耐火材料组成结构与性质
基质
主晶相
a: 由硅酸盐(硅酸盐晶体 和 玻璃体)结合物胶结主晶相颗粒的组织结构。 b: 由晶体(次晶相)直接结合主晶相颗粒的组织结构。
3/24/2020
2.1 耐火材料的显微结构
因此,绝大多数耐火材料按其矿物组成的属性可以分为两类:一类 是同时含有晶相和玻璃相的制品,如粘土砖、硅砖、高铝砖等,具有a型 的显微组织结构,基质由一些细晶和玻璃相构成(陶瓷结合制品)。 另一类是仅含晶相的耐火制品,其基质由细晶粒构成,如镁砖、铬镁砖 等碱性耐火材料。后者具有b型的显微组织结构, 也称为“直接结合制 品”。
(5)碳复合耐火材料
碳复合耐火材料是指以不同形态的碳素材料与相应的耐火 氧化物复合生产的耐火材料。一般而言,碳复合材料主要包括 镁碳制品、镁铝碳制品、锆碳制品、铝碳制品等。
3/24/2020
1.2.2 按化学矿物组成分类
(6)含锆耐火材料
含锆耐火材料是指以氧化锆(ZrO2)、锆英石等含锆材料为原料 生产的耐火材料。含锆耐火材料制品通常包括锆英石制品、锆莫来 石制品、锆刚玉制品等。
SiC
制品
8 特 纯氧化 殊 物制品 耐 非氧化
3/24/20材20 物制品
Al2O3、ZrO2
氮化物、硼化物、 碳化物、硅化物
刚玉制品、氧化锆制品等
氮化物、硼化物、碳化物、 硅化物制品等
1.2.2 按化学矿物组成分类

第二章 耐火材料的性能

第二章 耐火材料的性能
( 1 )开口气孔率 ( 显气孔率 ) Pa :耐火材料中开口气 孔的体积占耐火材料总体积之百分比; ( 2 )闭口气孔率 Pc :封闭气孔的体积占耐火材料总体 积的百分比; ( 3 )总气孔率 Pt :总气孔体积占耐火材料总体积的百 分比。 总气孔率 开口气孔率 闭口气孔率
(Pt ) Vo Vc 100% Vb
第二章 耐火材料的组成和性能
§2.1 §2.2 §2.3 §2.4 §2.5 耐火材料的化学矿物组成 耐火材料的宏观结构 耐火材料的力学性质 耐火材料的热学性质及导电性质 耐火材料的使用性质
耐火材料的性质
耐火材料的性质主要包括: (1)化学-矿物组成 (2)微观组织结构 (3)力学性质、热学性质 (4)高温使用性质 耐火材料的性能决定于: (1)化学组成(原料性质) (2)制造方法(工艺过程)
又称热震稳定性抗温度急变性耐急冷急热性等是指耐火制品对温度急剧变化所产生损伤的抵抗能耐火材料在使用过程中经常会遭受到温度急剧变化的作用如冶金炉炉衬在两次熔炼的间歇中盛钢桶衬砖在两次盛钢与浇注的交替中其他非连续式窑炉或容器的间歇操作中在很短时间内工作温度变化很大都因温度急剧变化即热震作用而开裂剥落和崩溃
材料的弹性模量受晶体键强控制,原子晶体的共价键结合最强,故弹性 模量最大;分子晶体的结合力最弱,弹性模量最小。若晶体中空位和位 错等缺陷较多,或晶界、晶粒中解离充分,则弹性模量较低。另外,材 料的弹性模量也与其密实程度和各组分间的结合强度等状况有关。一般 而言,材料的气孔率愈高,其弹性模量愈低。

耐火材料的组成与性质

耐火材料的组成与性质

第一章耐火材料的组成与性质

耐火度不低于1580℃的无机非金属材料是耐火材料,选用耐火材料仅根据耐火度是不够的。因为耐火材料在使用过程中除了受到高温(一般为1000℃ ~ 1800℃)作用外,还要受到物理、化学、机械等方面的作用,因此所选用的耐火材料应该具备全面抵抗上述作用的性质,如在高温时不容易熔融软化、不被溶蚀和磨损、不产生崩裂剥落等等。

什么是耐火材料的性质?一般可以理解为:耐火材料所特有的,区别于其它材料的特征。

什么是耐火材料的性能?一般可以理解为:耐火材料所具有的性质和功能。

什么是耐火材料的质量?一般可以理解为:耐火材料的一组固有特性满足要求的程度。

1、耐火材料应具有的性质及其依赖关系

1.1耐火材料的一般性质

1)化学矿物组成:化学组成、矿物组成。

2)组织结构:气孔率、体积密度、真密度。

3)热学性质:热膨胀、热导率、热容、温度传导性。

4)力学性质:常温力学性质(耐压、抗折、抗拉、扭转、耐磨、弹性模量)、高温力学性质(耐压、抗折、扭转、蠕变、弹性模量)。

5)高温使用性质:耐火度、高温荷重变形温度、高温体积稳定性、热震稳定性、抗渣性、耐真空性。

6)其它性质:导电性(如电炉的绝缘材料及ZrO2氧探头等)、外观形状尺寸的规定性、以及特殊材料的专有性质。

1.2耐火材料性质间的一般依赖关系

例如:SiO2的同质多晶转变和硅砖的生产

当工艺过程中不引入矿化剂时,纯SiO2系统:α-石英按虚线路程,1050℃转变为α-方石英(即,所谓的干转化过程),最终的矿物组成为α-方石英;

当工艺过程中引入矿化剂时,非纯SiO2系统:高分散物料、且为缓慢加热过程,α-石英转变为鳞石英。其原因在于:高温时矿化剂与SiO2相互作用形成液相,α-石英及反应过程中首先形成的中间变体“亚稳方石英”不断溶解于液相中,液相形成硅氧的过饱和溶液,使鳞石英不断从液相中析晶出来,并稳定存在砖体中,最终的主要矿物组成应为大量的鳞石英和少量α-方石英。

2 耐火材料工艺学

2 耐火材料工艺学

《耐火材料工艺学》课程教学大纲

课程编号:3202206

英文名称:Refractory Materials Technology

一、课程说明

1.课程类别/课程性质:专业基础课/选修课

2.开课学期:第六学期

3.学时与学分:32/2

4.适用专业:无机非金属材料工程专业(玻璃方向和陶瓷方向)

5.先修课程:陶瓷工艺学,玻璃工艺学,材料科学基础

6.推荐教材或参考书目:

推荐教材

王维邦主编.耐火材料工艺学. 北京,冶金工业出版社.1994年

参考书目

[1] 高振昕等.耐火材料显微结构.冶金工业出版社.北京.2002年

[2] 斯特斯.耐火材料生产和性能.冶金工业出版社.北京.1982年

7. 考核方式:考试课程成绩=考试成绩×70%+平时成绩×30%

二、课程的目的和任务

本课程为无机非金属材料工程专业的主干专业选修课。通过本课程学习,使同学们对耐火材料科学基础知识以及耐火材料的生产过程有一个较全面、较系统的了解;对当前耐火材料科学研究的前沿有一定的认识;牢固掌握耐火材料学的基本概念,包括组织结构、性能、生产工艺和应用等。为将来从事耐火材料生产和科研打下良好的基础。

三、能力培养要求

《耐火材料工艺学》通过讲授无机非金属材料工业所用耐火材料的种类、性能及选择等知识,要求学生能够学会耐火材料的认知、选型,进而会选择合适的材料进行硅酸盐窑炉的设计。

四、教学基本要求

耐火材料绪论

基本要求:

1.掌握耐火材料的定义和耐火材料的种类。

2.了解耐火材料的现状和发展及研究意义

本章重点:耐火材料的定义和耐火材料的分类

本章难点:耐火材料的分类方法

耐火材料 概论

耐火材料 概论

28
1.3.2 抗折强度

抗折强度
材料单位面积所能承受的最大弯曲应力。
S=P/A

(Pa,MPa,GPa)
随温度升高发生明显变化。
A:晶体:
B:玻璃相:
29
1.3.2 抗折强度
三点抗折强度测定方法
试样尺寸表/mm
A型 230×114×65 B型 230×65×54 C型 160×40×40

口,出钢口,… …


取决于材料的组成与结构。

受晶体结合键强度控制,随温度变化。
硬度/晶粒尺寸/气孔率、温度
33
小结
力 学 性 能
耐 压 强 度
抗 折 强 度
蠕 变 性
弹 性 模 量
耐 磨 性
34
1.4 耐火材料的热学性质
热 学 性 能
热 膨 胀 性
35
导 热 性
比 热 容
抗 热 震 性
……
1.4.1 比热容
2
本节内容

学习对象——耐火材料

概念/分类/发展

本课程的主要内容是什么?
3
耐火材料
耐火度在1580℃以上的无机非金属材料。包括天然矿
石及按照一定的目的要求经过一定的工艺制成的各种
产品。具有一定的高温力学性能、良好的体积稳定性, 是各种高温设备必需的材料。 耐火度

特种耐火材料

特种耐火材料
要是用高岭土、氧化铝、滑石、氧化镁做原料合成的。 五、氧化锆 由斜锆石或锆英石经物理化学提纯而得,通常包含三
种晶型:单斜、四方和立方。相变时伴有较大体积变 化。
22
六、氧化镁 从含镁矿物经物理化学处理后得到中间产物,如
Mg(OH)2、MgCO3等,再煅烧分解制得氧化镁。其优 点是抗碱性物质侵蚀,缺点是易水化并伴有体积变化。 七、熔融石英 天然石英或水晶先熔化成黏稠的透明液体,再通过控 制熔体的冷却速度,使其来不及析晶而形成的玻璃体。 也可称为石英玻璃。易析晶,晶型转变伴有较大体积 变化。 八、炭黑 炭黑用芳香族油脂,使其呈喷雾状态,在1500℃及还 原气氛的环境中炭化获得。
常用的粉碎设备是旋转式球磨机、振动球磨机、气流 粉碎机。
29
粒度分布的表示方法(频率分布、累积分布)、粒度 的测试方法(筛分法、沉降法、激光法、显微镜法 等)。
三、净化 通过化学的或物理的方法将混入的杂质去除,以提高
原料的纯度。 净化的方法有水洗、酸洗、溶剂洗、磁洗等,主要是
除去原料中的可溶性杂质及铁质。 四、配料混练 配料包括不同物料的配合和不同颗粒组成的配合。 加料顺序的问题。
4H2BO3 +7C B4C +6CO + 6H2O 900℃以上氧化分解。
24
十一、氮化硅 可通过氮和硅直接反应或在氮气氛中热解卤化硅或将
二氧化硅还原并氮化合成制取。 十二、氮化硼 用元素硼、硼酐、卤化硼、硼的盐类,与含氮盐类在

耐火材料的组成和性质

耐火材料的组成和性质
– 例:镁质制品主要成分MgO,矿物成分为方镁石; 杂质成分SiO2,CaO,Fe2O3,Al2O3。 又根据杂质成分中CaO/SiO2分子比: 1 1 1.5 >2 M2S CMS C3MS2 C2S
– 杂质成分中MgO与Fe2O3和Al2O3分别形成:MF,MA,表明 知道化学组成可估计其矿物组成,即又相互联系。
41
真密度
• 指不包括气孔在内的单位体积耐火材料的重量。 • 真密度 dt = M / Vt (g/cm3)
其中: M— 干试样重 Vt— 试样总体积
42
比重
• 真比重:不包括气孔在内的单位体积耐火材料 的重量与同温度下水的单位体积重量之比。
• 即耐火材料的真密度与同温度下水的密度之比。 • 当水的真密度等于1时,其真密度值与真比重
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• 分析氧化物对SiO2的溶剂作用强弱可以排成如 下顺序: – Na2OAl2O3TiO2Fe2O3… …
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• 比较结果为Al2O3和TiO2与SiO2都有共熔关系:
共熔温度差别不大 Al2O3—SiO2 1545℃ TiO2—SiO2 1550℃; 在1600℃ 0.7%含量时,液相量差别都很大: Al2O3—SiO2系为19% TiO2—SiO2 系为 8% 所以Al2O3对SiO2的熔剂作用比TiO2强。
• 对耐火材料的要求 : 1、耐高温; 2、耐热冲击; 3、高温荷重; 4、抗侵蚀。
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定性影响,又分为主晶相和次晶相。
主晶相是指构成耐火制品结构的主体而且熔点较 高的结晶相。主晶相的性质、数量、结合状态直接决 定着耐火制品的性质。
次晶相又称第二固相,是在高温下与主晶相共存 的第二晶相。如镁铬砖中与方镁石并存的铬尖晶石次 晶相也是熔点较高的晶体,它的存在可以提高耐火制 品中固相间的直接结合,同时可以改善制品的某些特 定的性能。如:高温结构强度以及抗熔渣渗透、侵蚀 的能力。
材料科学与工程系
本章结合耐火材料的使用条件、损毁机理来讨论
耐火材料的显微结构、性质及其之间的关系。 耐火材料显微结构复杂,具有多相非均质结构。 耐火材料性质主要包括物理性质、使用性能等。
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材料科学与工程系
一、耐火材料的显微结构
显微结构:在显微镜下所能观察到的结构。主
要研究试样含有相的种类、数量、形态、大小、分
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材料科学与工程系
(2) 耐火材料显微结构的研究方法
压汞法
相组成分析 XRD 显 微 结 构 显微结构特征
SEM
TEM
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材料科学与工程系
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材料科学与工程系
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扫描电镜
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材料科学与工程系
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透射电镜
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基质中。
气孔的存在会影响耐火材料的强度,热震稳定 性、抗渣性等性能。
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材料科学与工程系
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材料科学与工程系
气孔产生的原因: 1、原料中的气孔(原料没有烧好); 2、制品成型时,颗粒间的气孔;
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材料科学与工程系
耐火材料的气孔分为开口气孔和闭口气孔。 开口气孔:与材料外界相通的气孔,也成为显气孔 闭口气孔:被材料本身完全封闭,不与外界相通的气孔。
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材料科学与工程系
玻璃相是指高温下将转变为液相的那部分相组成,又 称液相。液相的组成和性质以及液相与晶相之间的关系及 其分布对于材料常温和高温性能有很大影响。玻璃相对于 晶相而言是耐火制品的相对薄弱之处。
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材料科学与工程系
玻璃相在显微结构中的分布有三种情形:
布取向和它们之间的相互关系。
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材料科学与工程系
耐火材料的显微结构分为两大部分:颗粒与基质 颗粒(骨料) :在制备过程中以颗粒的形式加入, 并与基质结合存在于耐火材料中。 基质(结合相):存在于颗粒之间各物相的总称, 通常是配料中加入的各种细粉、结合剂、添加剂通 过烧成或其他处理形成的。
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材料科学与工程系
现有的气孔率和气孔尺寸的测定中,材料中的裂纹也
包括在气孔中,其对材料的强度、热震稳定性有很大影响。
裂纹的参数主要有裂纹的数量、长度与宽度等。
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材料科学与工程系
2. 颗粒、晶粒
一个颗粒中常包括多个晶粒。颗粒与晶粒的尺寸对耐
火材料的性能有较大影响。颗粒的表征和气孔的表征类似。
(1)玻璃相形成网络结构 (2)玻璃相不连续 (3)无玻璃相
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材料科学与工程系
4. 晶界与相界
相界:通常是指两相之间的界面。如固相与液相之 间的界面、固相与气相之间的界面、不同固相之间的界 面。在耐火材料显微结构中,颗粒与基质、晶相与玻璃 相、晶相与气孔等不同相之间的界面都属于相界。 晶界:晶粒与晶粒之间的界面。
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材料科学与工程系
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材料科学与工程系
详细来分耐火材料的显微结构的组成单元包括:
颗粒、晶粒、气孔、晶界与相界、物相组成、晶粒
取向等。
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材料科学与工程系
1. 气孔与裂纹
耐火材料通常不是完全致密的,一般都存在一
定的气孔。气孔可以存在于颗粒中,也可以存在于
颗粒的形状也对材料的性质有影响,耐火材料显微结 构中颗粒的形状常可分以下几种:
片状
柱状
粒状
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材料科学与工程系
3. 相Fra Baidu bibliotek成
耐火材料的相组成很复杂,主要包括了晶相、玻璃相 与气相。其中气相就是材料中的气孔与裂纹。
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材料科学与工程系
晶相是耐火材料最重的组成部分,对其性质有决
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耐火材料的 显微结构与性质
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材料的使用条件对材料的性质提出要求,而材
料的性质由材料的组成、结构所决定,材料的组成
结构是由原料与制造工艺所决定。
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使用 用途
组成 结构 性质 性能
制备工艺
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气孔的表征:
耐火材料气孔的表征主要包括气孔率、气孔孔径及其 分布、气孔的形状等。 显气孔率:
气孔率
闭气孔率: 真气孔率:
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材料科学与工程系
孔径的分布
累计分布曲线 常态分布曲线
孔径的大小
中位径( d50):累计百分数为50%时气孔孔径
平均孔径(da):所有气孔孔径平均值
在晶界和相界中都存在界面能,会对材料的性能有 一定影响,因此控制晶界和相界的组成是耐火材料设计 中一个重要组成部分。
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材料科学与工程系
5. 显微结构的控制与检测
(1) 影响耐火材料显微结构的因素
化学组成:相组成、晶界组成与结构 配料组成: 颗粒组成:颗粒大小与分布、气孔与数量分布 混合成型:气孔形状与分布、相分布 烧成:所有的显微结构包括晶粒的形状、尺寸,气孔率、气 孔的尺寸与分布、玻璃相组成与分布、晶界数量与组成等
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