耐火材料学
耐火材料工艺学 氧化镁-氧化钙系耐火材料
3）MF在MA中的溶解度较在方镁石中的溶解度大 得多，因此MA能从方镁石中转移MF从而消除了 MF因温度波动引起的向方镁石中溶解或自其内部 析出的作用，从而提高方镁石的塑性，消除对热 震稳定性的不良影响； 4）MA与FeO反应可生成含有氧化铁的尖晶石； 5）尖晶石的熔点为2135℃，且与方镁石形成二元 系的始熔温度较高（1995℃），因而以MA作结合 物的制品的耐火度和荷重变形温度较高。
广泛采用的稳定剂有CaO、MgO及其混合物，其中 CaO较有效，MgO次之。 CaO加入量通常为3～8%或更多 （按质量计）。
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ZrO2—MgO 系 的 立 方 固 溶 体 在 长 时 间 加 热 处 理 (1000 ～ 1400℃)后会发生分解，导致制品破坏。ZrO2—CaO系立方 固溶体虽较稳定，但长时间加热时亦会发生部分分解，而 使ZrO2失去稳定作用。ZrO2—Y2O3固溶体与其它ZrO2固溶 体相比最主要优点是在1100～1400℃长时间加热不发生分 解，但这类氧化物稀缺，价格昂贵，只能局限于某些特殊 要 求 的 地 方 使 用 。 多 种 复 合 稳 定 剂 ， 如 ZrO2—MgO 和 ZrO2—CaO固溶体中加入1～2％Y2O3即可显著提高其热震 稳定性。加入3～5％Y2O3可以使固溶体完全不分解，而且 有很高的机械强度和较低的热膨胀系数。
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锆英石是ZrO2—SiO2二 元系中唯一的化合物(图71)。它在1676℃分解并在 1687℃ 异 成 分 熔 化 ， 纯 ZrSiO4 耐 火 度 在 2000℃ 以 上，随杂质含量增加，耐 火度亦相应降低。
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第二节 氧化锆制品
一、原料的制取和稳定
氧化锆在地壳中的含量约占0.026％，分布极为分散。在自 然界中主要有两种含锆矿石。
耐火材料学
第一章绪论1.定义。
耐火材料是耐火度不低于1580℃的无机非金属材料（传统）。
或耐火材料为物理与化学性质适宜于在高温下使用的非金属材料，但不排除某些产品可含有一定量的金属材料（国标）。
2.填空。
耐火材料按化学性质可分为酸性耐火材料、碱性耐火材料、中性耐火材料；按供给形态可分为定型耐火材料和不定型耐火材料；按耐火度可分为普通耐火材料、高级耐火材料、特级耐火材料、超级耐火材料；按加工制造工艺可分为烧成砖耐火材料、熔铸砖耐火材料、不烧砖耐火材料。
按化学矿物组成可分为硅质耐火材料、硅酸铝质耐火材料、镁质耐火材料、白云石质耐火材料、铬质耐火材料、锆质耐火材料、碳复合耐火材料、特种耐火材料。
（必考一种）3.不定型耐火材料的品种很多，主要有浇注料、可塑料、捣打料、干式料、喷射料、接缝料、挤压料、涂料、炮泥、泥浆等。
第二章耐火材料显微结构与性质一、耐火材料的显微结构1.填空。
耐火材料的性质包括：化学矿物组成、组织结构、力学性质、热学性质和高温使用性能。
或耐火材料的性质包括：物理性质、使用性能和工作性能。
2.物理性质是指材料本身固有的特性，包括导热系数、热膨胀系数、热容等热学性质；常温与高温下的耐压强度、抗折强度、弹性模量、泊松比、断裂韧性等力学性质以及真密度、体积密度、气孔率（开口气孔率（显气孔率）、闭气孔率、真气孔率（总气孔率））、吸水率、透气度等表示材料致密程度的性质等等。
3.耐火材料的使用性能多半是指在使用条件下抵抗损毁能力的性能。
包括抗渣性、抗热震性、耐火度、高温荷重软化温度、高温蠕变性、高温体积稳定性（重烧线变化）等。
耐火材料的使用性能对其使用寿命有很大影响。
除了耐火度外，它们决定于材料的物质组成和显微结构，而耐火度主要与其化学成分有关。
4.耐火材料的工作性能主要指的是其在制造和施工过程中表现出来的性质，如在压制过程中泥料的可压缩性，浇注料在施工过程中的流动性等。
它们不像使用性能那样受到显微结构的影响，而是反过来对耐火材料的显微结构产生影响。
耐火材料工艺学培训
耐火材料工艺学培训耐火材料工艺学培训是为了教授学员有关耐火材料的制备和加工工艺的一门培训课程。
耐火材料是一种能够在高温环境下保持其物理和化学性质的材料，具有重要的应用价值。
例如，耐火材料广泛应用于冶金、化工、电力等行业，用于制造高温容器、管道、炉子和隔热材料等。
在耐火材料工艺学培训中，学员首先会学习耐火材料的基本特性和分类。
耐火材料通常由多种无机材料的混合体制备而成，其组成和结构决定了其性能和用途。
了解不同种类的耐火材料有助于学员选择适合特定应用的材料。
然后，学员会学习耐火材料的制备工艺。
制备耐火材料的常见方法包括干法和湿法。
干法制备将粉末材料通过干法混合、成型和烧结等工序制备成块状材料，而湿法制备则通过粉末材料与溶液反应、沉淀和烘干等工序得到所需的耐火材料。
接下来，学员会学习耐火材料的加工工艺。
耐火材料制备成块后，还需要进行切割、研磨和加工成各种形状以满足实际应用需要。
学员将学习到不同的加工方法，如冲压、铸造和车削等，以及加工过程中需要注意的事项，如温度控制、刀具选择和表面处理等。
此外，学员还会学习有关耐火材料的性能测试和质量控制。
耐火材料的性能测试可以通过物理性质测试、化学分析和微观结构观察等方法进行。
质量控制则包括原材料的选择和检验、生产过程的监控和产品的质量评估等，以确保生产出符合要求的耐火材料。
耐火材料工艺学培训的目的是培养学员具备制备和加工耐火材料的技能和知识，以应对不同应用领域的需求。
通过培训，学员将能够理解耐火材料的特性和分类，掌握制备和加工的基本工艺，并能够进行性能测试和质量控制。
这将为学员提供广阔的职业发展机会，并为相关行业提供优质的耐火材料产品。
在耐火材料工艺学培训的过程中，学员还将学习到一些实际应用中常见的耐火材料制备和加工案例。
例如，学员将了解到如何制备高铝砖、硅砖、镁砖等常用的耐火材料。
高铝砖是一种以高含铝原料为主要成分的耐火材料，具有优异的耐火性能和耐磨性能，广泛应用于高温窑炉和冶金工艺中。
耐火材料工艺学(PPT 39页)
（4） “碳”与“炭”的区别
002
004
101
三维结构
“碳”是一种元素，符号为C。 “炭” 是碳，且以无定形碳为主
100
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006
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104
105
的人造物质(artifact, non-natural )。 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
炭的化学成分主要是碳，且其中
Al2O3-SiC-C Al2O3-SiC-C Al2O3-SiC-C
高炉出铁口用
Al2O3-SiC-C炮泥 Al2O3-SiC-C铁沟浇注料
高炉出铁口组成 渣沟
主沟
沟盖 出铁口
铁沟 摆动流槽
Al2O3-SiC-C质炮泥 高炉出铁口
Ironmaking——torpedo ladle（鱼雷罐）
炼铁——鱼雷罐(运送铁水、铁水预处理脱P,S)
与炉渣亲和性润湿性好、脆性材料、热导率小
抗渣性与热震稳定性差
铁水的预处理 顶吹、顶底复吹、超高功率电炉 炉外精炼、连铸比的不断提高。 要求耐火材料使用寿命(service life)要高。
新的冶炼技术的需要
上个世纪80年代初至80年代末的二伊战争 石油危机
重油紧缺----如何节能降耗？ 能源危机的需要
➢ 考虑材料的致密度。满足前述条件下，尽量选择体积 密度小的材料，以减少蓄热增强体温。
➢ 在用作电炉内衬时，还需考虑其导电性。 耐火材料的性能必须要满足生产要求，在此基础上， 考虑其经济要求，尽量使生产成本最低。
4.1 碳复合耐火材料发展概况(背景、历程和地位) （1）背景
传氧统化耐物火为材主料：MgO、Al2O3 、MA、A3S2…… 特点：离子晶体、熔点高、储量丰富
耐火材料工艺学
耐火材料工艺学耐火材料是一种能够在高温环境下保持其结构和性能稳定的材料，广泛应用于冶金、建材、化工等行业。
耐火材料工艺学是研究耐火材料的制备工艺、性能及其应用的学科，对于提高耐火材料的性能和降低生产成本具有重要意义。
首先，耐火材料的制备工艺是耐火材料工艺学的核心内容之一。
耐火材料的制备工艺包括原料的选择、配比设计、成型工艺、烧结工艺等环节。
在原料的选择方面，需要考虑原料的化学成分、颗粒度和热性能等因素，以确保耐火材料具有良好的耐高温性能和抗侵蚀能力。
配比设计是制备工艺的关键环节，合理的配比可以保证耐火材料具有良好的物理和化学性能。
成型工艺包括干法成型和湿法成型两种方式，选择合适的成型工艺可以提高耐火材料的成型质量和生产效率。
烧结工艺是指将成型后的原料在高温条件下进行烧结，使其形成致密的结构和优良的性能。
因此，制备工艺的优化对于提高耐火材料的性能至关重要。
其次，耐火材料的性能是耐火材料工艺学研究的重点之一。
耐火材料的性能包括物理性能、化学性能和耐火性能等多个方面。
物理性能包括耐火材料的抗压强度、抗折强度、热膨胀系数等指标，直接影响着耐火材料在高温环境下的使用寿命和稳定性。
化学性能包括耐火材料的化学稳定性、抗侵蚀能力等指标，对于耐火材料在酸碱腐蚀环境下的应用具有重要意义。
耐火性能是指耐火材料在高温条件下的抗热震性能和抗渣能力，是评价耐火材料性能优劣的重要标准。
因此，研究耐火材料的性能，可以为其在各个领域的应用提供可靠的技术支撑。
最后，耐火材料的应用是耐火材料工艺学研究的重要方向之一。
耐火材料广泛应用于冶金、建材、化工等行业，如高炉炉缸、转炉炉衬、玻璃窑炉衬等。
在不同的应用场景下，对耐火材料的性能和工艺要求也不同，因此需要针对不同的应用领域进行研究和开发。
通过对耐火材料应用的研究，可以为各个行业提供更加优质、高性能的耐火材料产品，推动行业的发展和进步。
综上所述，耐火材料工艺学是一个综合性学科，涉及材料科学、化学工程、冶金工程等多个学科领域。
耐火材料有哪些
耐火材料有哪些耐火材料是指能在高温环境下保持稳定性的材料，具有良好的耐热、耐摩擦、耐磨损等性能。
根据其化学成分和用途的不同，耐火材料包括多种类型。
一、氧化铝耐火材料氧化铝耐火材料是指以氧化铝为主要成分的耐火材料，其具有优异的耐高温性、耐磨损性和耐腐蚀性。
常见的氧化铝耐火材料有高铝石、高铝泥、高铝鳞石、高铝浇注料等。
二、碳化硅耐火材料碳化硅耐火材料是以碳化硅为主要成分的材料，具有高温强度高、热震稳定性好等特点。
常见的碳化硅耐火材料有碳化硅砖、碳化硅浇注料、碳化硅纤维等。
三、氧化锆耐火材料氧化锆耐火材料具有较高的熔点和热震稳定性，适用于高温环境中作为耐磨损和耐腐蚀的材料。
常见的氧化锆耐火材料有氧化锆砖、氧化锆纤维等。
四、耐火陶瓷耐火陶瓷是指使用陶瓷材料制成的能够耐高温的材料，可以分为不同成分和用途的耐火陶瓷。
耐火陶瓷具有抗高温、耐磨损和耐腐蚀等优点，广泛用于冶金、电力、化工、建材等行业。
五、硅酸盐耐火材料硅酸盐耐火材料是以硅酸盐为主要成分的耐火材料，具有较好的抗高温性能和化学稳定性。
常见的硅酸盐耐火材料有矾土砖、滑石砖、硅酸铝浇注料等。
六、耐火玻璃耐火玻璃是由特殊配方和工艺制成的高温玻璃材料，可以在高温下保持稳定性并具有较好的透明性。
耐火玻璃广泛应用于实验室、工业窑炉等场合。
七、其他耐火材料还有一些特殊的耐火材料，如碳材料（如石墨、碳纤维）、高温粘结剂、陶瓷纤维等，它们在特殊的高温环境中具有独特的耐火性能和应用价值。
总之，耐火材料的种类繁多，每种材料都有其独特的特点和应用范围。
不同的耐火材料可以根据具体情况选择使用，以满足高温环境下的需求。
耐火材料的原理和应用
耐火材料的原理和应用1. 原理耐火材料是指能够在高温下保持结构稳定性和物理化学性能的材料。
它们具有抗高温、抗腐蚀、抗热震等特性，被广泛应用于冶金、建材、化工等领域。
耐火材料的原理主要包括以下方面：1.1 选择合适的原材料耐火材料的选择首先要考虑其在高温下的化学稳定性和物理性能。
常见的耐火材料原料包括氧化物、碳化物、氮化物、硼化物等。
这些材料具有高熔点、低膨胀系数、良好的导热性能和耐腐蚀性能，能够在高温下保持结构稳定。
1.2 优化晶体结构耐火材料的晶体结构对其性能影响很大。
通过优化晶体结构，可以提高材料的热稳定性、抗热震性和抗热疲劳性能。
常见的优化方法包括添加晶格缺陷、控制晶界结构和粒度。
1.3 控制材料的孔隙率耐火材料的孔隙率对其性能有重要影响。
适度的孔隙率可以改善材料的热稳定性、导热性能和抗热震性能。
通过控制材料的配方和加工工艺，可以实现对孔隙率的精确控制。
1.4 使用添加剂添加剂可以改善耐火材料的性能。
常见的添加剂包括氧化锆、氧化钙等。
它们可以改善材料的抗腐蚀性能、抗热震性能和导热性能。
2. 应用耐火材料的应用非常广泛，涵盖了多个行业。
以下是一些典型的应用领域：2.1 冶金行业在冶金行业，耐火材料被使用于高温炉窑和转炉等设备中。
比如，用于高炉的耐火材料主要包括耐火砖、耐火浇注料等。
这些材料能够抵抗高温和腐蚀，保持炉窑的正常运行。
2.2 建材行业在建材行业，耐火材料用于生产耐火砖、耐火水泥等产品。
这些产品具有良好的耐火性能，被广泛应用于高温炉窑和火炉中。
耐火材料的应用使得炉窑的使用寿命延长，降低了设备的维护成本。
2.3 化工行业在化工行业，耐火材料在精细化工和石油化工等领域具有重要应用。
比如，用于分解炉和反应器的耐火材料能够耐受高温和腐蚀，保证化工设备的稳定运行。
2.4 其他行业耐火材料还被广泛应用于玻璃工业、电力工业、电子工业等领域。
比如，在玻璃工业中，耐火材料用于玻璃窑炉；在电力工业中，耐火材料用于电力锅炉和烟囱等设备。
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。
耐火材料工艺学第一章
3、气孔在材料中的存在部位影响其性质
晶内气孔：对密度、力学性质和热学性质有影响；对抗渣性影 响不大； 晶间气孔：对高温蠕变和抗渣性有影响，对热震稳定性有利； 基质内的气孔：对抗渣性危害甚大。
4、气孔的大小和分布对材料性质有影响：
5、不同的材料有不同的气孔率。
2、体积密度 (简称 体密）
定义：单位表观体积占有的质量称为体积密度，以g/cm3表示。
怎样衡量杂质熔剂作用的强弱？
1.体系开始出现液相温度的高低；
2.单位杂质（熔剂）作用生成液相的多少；
3.随温度升高，液相量增长的速度快慢；
4.液相的性质（主要指粘度和润湿性）。
杂质的熔剂作用越强，对制品的耐火性能影响越
大。
添加成分： 在生产过程中为了某种特定的需要而人为地
加入的少量成分。
按照添加剂的目的和作用不同可分为:
（2）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）。
此类耐火材料在高温状况下对酸、碱性介质的化学侵 蚀都具有一定的稳定性，尤其对弱酸、弱碱的侵蚀具有 较好的抵抗能力。
（3）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）。 这类耐火材料的耐火度都比较高，对碱性介质的化学 侵蚀具有较强的抵抗能力。
4、依据形状及尺寸的不同 标普型：230mm×113mm×65mm； 不多于4个量尺，（尺寸比）Max:Min<4:1； 异 型：不多于2个凹角，（尺寸比）Max:Min<6:1； 或有一个50～70°的锐角； 特异型：（尺寸比） Max:Min<8:1； 或不多于4个凹角；或有一个30～50°的锐角；
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。
耐火材料工艺学氧化镁-氧化钙系耐火材料
1、什么是镁质耐火材料？包括哪些制品？这类耐火材 料有哪些特点？ 2、镁质耐火制品的化学组成对其性能有哪些影响？
3、镁质耐火制品中的结合物有哪些？各有什么特点？
4、镁质耐火材料的原料有哪些？
5、简述镁质耐火制品的生产工艺要点？
6、了解氧化镁—氧化钙系其它类型耐火材料所用的 原料及生产工艺。
第六章 尖晶石耐火材料
定义：尖晶石指的是相同结构的一类矿物，化学通 式可表示为 AO· R2O3(或 AR2O4)，其中 A代表二价元素 离子，可以是 Mg2+ 、 Fe2+ 等； R 为三价元素，可以是 Al3+，Fe3+、Cr3+等。它们大部分都以同晶型固溶体的 形式存在。所有尖晶石借晶格膨胀形成固溶体。
分类：尖晶石耐火材料按其所用的原料及其组成可 分为：铬砖、铬镁砖、镁铬砖、镁铝尖晶石耐火材料。
的Fe2O3后耐火度仍很高。
故镁质耐火材料对含铁炉渣
有良好的抵抗力。
图5-3 MgO－ Fe2O3系
二、镁质耐火制品结合物及其组织结构特点 1、结合物
（1）硅酸盐 以C3S为结合物时，荷重变形温 度高，抗渣好，但烧结性差，易形成CaO和晶型 转化的C2S；以C3MS2、CMS为结合剂的制品荷 重变形温度低，耐压强度小；以C2S为结合物烧 结性差，荷重变形温度高，但C2S的晶型转化易 造成制品开裂；以C2S或M2S为结合物的制品具有 较高的荷重变形温度，对碱性或铁质渣的化学稳 定性高，抗渣性高。
5）尖晶石的熔点为2135℃，且与方镁石形成二元
系的始熔温度较高（1ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ95℃），因而以MA作结合 物的制品的耐火度和荷重变形温度较高。
2、组织结构特点 从微观结构看，耐火制品非均一物质，而是由 不同化学成分及不同结构的矿物组成的。 一种是直接结合； 一种是液相包围颗粒；
耐火材料的热学性质讲述
耐火材料的热学性质耐火材料的热学性质有热膨胀、热导率、热容、温度传导性，此外还有热辐射性。
3.1 耐火材料的热膨胀耐火材料的热膨胀是其体积或长度随温度升高而增大的物理性质。
原因是材料中的原子受热激发的非谐性振动使原子的间距增大而产生的长度或体积膨胀。
衡量耐火材料的热膨胀性能的技术指标有热膨胀率、热膨胀系数。
3.1.1 热膨胀率热膨胀率也称线膨胀率，物理意义：是试样在一定的温度区间的长度相对变化率。
测定出热膨胀率，才能计算出热膨胀系数。
线膨胀率=[（L T-L0）/L0]×100%式中：L T、L0—分别为试样在温度T、T0时的长度，（mm）。
3.1.2 热膨胀系数热膨胀系数有平均线膨胀系数α、真实线膨胀系数αT，体膨胀系数β。
以后除特别说明外，热膨胀系数一般指的是平均线膨胀系数。
线膨胀系数物理意义：在一定温度区间，温度升高1℃，试样长度的相对变化率。
热膨胀系数α=（L T－L0）/ L0（T－T0）=ΔL/ L0ΔT式中：T、T0—分别为测试终了温度、测试初始温度，（℃）。
体热膨胀系数β=ΔV/V0ΔT式中：V0—为试样在初始温度T0时的体积，（mm3）。
真实热膨胀系数αT=dL/LdT式中；L—为试样在某温度时的长度，（mm）。
如线膨胀系数数值很小，则体膨胀系数约等于线膨胀系数的3倍。
对于各向同性晶体，体膨胀系数β≈3α；对于各向异性晶体，体膨胀系数等于各晶轴方向的线膨胀系数只和，即β≌αa+αb+αc。
影响材料热膨胀系数的因素有：化学矿物组成、晶体结构类型和键强等。
①化学矿物组成的影响：含有多晶转变的制品，热膨胀系数的变化不均匀，在相变点会发生突变，例如硅质制品和氧化锆制品；材料中含有较多低熔液相或挥发性成分时，热膨胀系数α在相应的温度区域也发生较大的变化。
②晶体结构类型的影响：结构紧密的晶体热膨胀系数较大、无定型的玻璃热膨胀系数较小，如多晶石英的热膨胀系数α=12×10-6/℃，而石英玻璃的α=0.5×10-6/℃，前者比后者大的多；氧离子紧密堆积结构的氧化物一般线膨胀系数较大，如MgO、Al2O3等；在非同向性晶体（非等轴晶体）中，各晶轴方向的热膨胀系数不等，如石墨：垂直于C轴的层间热膨胀系数为α=1×10-6/℃，而平行于C轴垂直层间热膨胀系数为α=27×10-6/℃；等轴晶体的热膨胀系数比非等轴晶体大的多，如等轴晶体的MgO方镁石的α=13.8×10-6/℃,而晶体非等轴程度较高的石墨、堇青石、钛酸铝等的α＜3×10-6/℃，特别是钛酸铝的α＜1×10-6/℃，采用恰当的工艺方法甚至可以使α＜0/℃。
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耐火材料学
1、耐火材料定义：耐火材料为物理与化学性质适宜于在高温下使用的非金属材料，但不排除某些产品可含有一定量的金属材料。
2、耐火材料按性质分类为酸性、碱性、中性耐火材料。
3、耐火材料中的气孔可分为三类：开口气孔（显气孔）、贯通气孔、闭口（封闭）气孔。
真密度：带有气孔的干燥材料的质量与其真体积之比值。
显气孔率：带有气孔的材料中所有开口气孔体积与其总体积之比。
吸水率：带有气孔的材料中所有开口气孔所吸收的水的质量与其干燥材料质量之比。
4、耐火材料的强度包括耐压强度与抗折强度。
耐火材料的耐压强度是单位面积上所能承受而不破坏的极限载荷；耐火材料的抗折强度是指将规定尺寸的长方体试样在三点弯曲装置上能够承受的最大应力。
5、热膨胀系数：耐火材料的热膨胀系数通常是指平均热膨胀系数，即从室温升至试验温度，温度每升高1℃试样长度的相对变化率。
线膨胀系数：有时也称为线弹性系数，指温度每变化1℃材料长度变化的百分率。
6、耐火材料的使用性质：
①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。
②高温蠕变：耐火材料在一定的压力下随时间的变化为产生的等温变形称为耐火材料的高温蠕变或者压蠕变。
③耐火材料的高温体积稳定性。
重烧线变化是指试样在加热到一定的温度保温一段时间后，冷却到室温后所产生的残余膨胀或收缩。
④耐火材料的抗热震性。
其测试方法是加热—冷却法，将一定的试样直接放入已经达到规定温度的炉内保温达到规定的时间后，迅速从炉中取出，在水等介质中或空气中淬冷。
7、耐火材料的抗渣性：耐火材料在高温下抵抗熔渣侵蚀的性能称为抗渣蚀性能。
8、渣向耐火材料中的渗透：
①通过开口气孔与裂纹向耐火材料内部渗透。
②通过晶界向耐火材料内部渗透。
③渣中的离子进入到构成耐火材料的氧化物中，通过晶格扩散进入耐火材料中。
以上三种方式通过气孔与裂纹的渗透是最大的。
9、实验室最常用的抗渣性试验方法为坩埚法。
其优点是简单易行，可以在同一个炉子中进行多个坩埚的抗渣性试验；缺点是：耐火材料试样静止不动，试样周围的侵蚀介质（熔渣）变化小，很容易达到饱和状态，在耐火材料内部不存在温度梯度。
10、耐火材料配方设计：
①化学与相组成的设计。
②颗粒组成的设计。
11、耐火材料泥料颗粒组成设计原则：
①临界粒度的确定。
②最紧密堆积原理。
③结构、性能与生产过程的综合考虑。
12、硅酸铝质耐火材料是以Al2O3和SiO2为基本化学组成的耐火材料。
根据Al2O3含量的高低，硅酸铝质耐火材料又可分为：半硅质耐火材料，Al2O3含量为15%~30%；黏土质耐火材料，Al2O3含量为30%~45%；高铝质耐火材料，Al2O3含量大于45%。
氧化铝质耐火材料是Al2O3含量在95%以上的耐火材料。
13 莫来石—高硅氧玻璃复合材料：在Al2O3·—SiO2系材料的低铝区域，存在于耐火材料中的主要相成分为莫来石，方石英及玻璃相。
由于方石英的存在这类制品的抗热震性差。
如果将方解石融入玻璃相中，不仅可以消除因方石英的相转变而导致的抗热震性差，而且可以获得SiO2含量高的玻璃相。
生产莫来石—高硅氧玻璃复合材料有两种方法（1）直接将黏土等
原料经高温熔烧，将SiO2熔入玻璃相中，这需要很高的烧成温度（2）在配料中引入某种添加剂（如K2O）来促进SiO2熔入玻璃相中，降低烧成温度。
14、二次莫来石化阶段。
高岭石分解所生成的SiO2与Al2O3反应生成莫来石，即二次莫来石
3Al2O3+2SiO2——3Al2O3·2SiO2（1200~1500℃）
15、高铝砖的荷重软化温度为1400~1500℃，高于一般粘土砖。
加硅线石，红柱石或蓝晶石的高铝砖荷重软化温度更高，高铝砖的荷重软化温度取决于他的组成和显微结构，左图是高铝砖中Al2O3含量与其荷重软化温度的关系，三条曲线大致可划分为三部分。
第一段为Al2O3质量分数小于70% 左右，在这一段中随Al2O3含量的增加，高铝砖的
荷重软化温度提高，这是因为高铝砖由莫来石与玻璃组成，随着Al2O3含量的提高，砖中莫来石的含量提高，玻璃相减少，同时由长柱形莫来石晶粒在砖中形成牢固的网络结构有助于提高制品的荷重软化温度。
第二段为Al2O3质量分数为80%~90%。
在这段何种软化温度受Al2O3影响较小。
首先，随Al2O3增多，显微结构中刚玉相增多，莫来石相减少，此时莫来石晶粒不能形成完整的网络结构而代之以相对松散的刚玉—莫来石骨架。
同时随Al2O3的增加，玻璃相中SiO2含量下降，液相粘度下降。
16、硅线石族矿物的应用：（1）：以他们为主要原料直接制造耐火材料（2）作为添加剂加入到铝硅系耐火材料中来改善其性质（3）制备莫来石
17、三高制品：高纯原料，高压成型，高温烧成为了获得高直接结合率的显微结构
18、镁砖的生产工艺
（1）原料的要求：我国制造镁砖的主要原料是普通烧结镁砂，这种镁砂是在竖窑中分层加入菱镁矿和焦炭进行煅烧制得。
因此，二氧化硅和氧化钙含量，尤其是二氧化硅要比菱镁矿中的高。
对其要求主要为化学组成和烧结程度。
（1）颗粒组成及配料：应符合最紧密堆积原理和有利于烧结。
粒度组成一般为：临界粒度至0.5mm的占55%—60%，0.5~0.088mm的占5%~10%，小于0.088mm的占35%~40%。
（2）混炼：在轮碾机或混砂机中进行，加料顺序为：颗粒物—纸浆废液—细粉。
全部混合时间不低于十分钟
（3）成型：烧结镁砂是瘠性物料且胚体水分含量少，一般不会出现因气体被压缩而产生的过压废品，因此可采用高压成型使坯体密度达2.95g/cm3以上。
（4）干燥：坯体在干燥过程中，所发生的物理化学变化包括水分的蒸发和镁砂的水化两个过程。
水分排除的最初阶段需较高的温度，但是高温又会加速镁砂的水化使坯体开裂，特别是在干燥后期，由于导热的影响大于湿传导的影响，所以过高的温度反而不利于水分的排除。
干燥介质的入口温度一般控制在100~120度，废气出口温度一般控制在60度。
为了保证坯体干燥后具有一定的强度，坯体干燥后应保持有0.6%的水分。
（5）烧成：镁砖的烧成可以在倒焰窑或隧道窑中进行。
他们的荷重软化温度低，同时在结合剂失去作用后坯体强度较低，所以砖垛不宜过高，0.8m左右。
19、镁钙质耐火材料的抗水化措施
（a）烧结法：是通过活化烧结或提高烧结温度等方法来降低镁钙材料的显气孔率，提高方镁石和方钙石的晶粒尺寸，以提高其抗水性。
活化烧结法（活化烧结是指采用物理或化学的手段使烧结温度降低、烧结时间缩短、烧结体性能提高的一种粉末冶金方法。
）和添加外加剂烧结法
（b）表面处理法：（1）有机物表面包覆（2）无机物表面包覆（3）密封包装法
20 酚醛树脂的固化与分类用不同生产工艺生产的不同种类的树脂有不同的固化方式，按固化方式可分为：a热塑性酚醛树脂b热固性酚醛树脂
21、碳复合耐火材料添加剂对耐火材料性能的影响：（1）抗氧化作用，阻止碳的氧化。
（2）通过还原CO（g）生成固态炭来减少碳复合耐火材料中碳的损失。
（3）降低气孔率，提高制品的密度，同时也提高抗氧化性。
（4）促进由结合剂所生成的无定形炭的结晶。
（5）通过形成表面保护层来提高制品的抗氧化性和抗渣性。
常见的添加剂包括金属（Al、Si、Mg），合金(Al-Si、Ai-Mg)，氮化物(Si3N4.、AlN)和硼化物(ZrB2、CaB2)。
添加剂的抗氧化作用通常从两个方面来考虑。
一是优先于碳被氧化从而对碳起到保护作用。
二是形成某种化合物堵塞气孔。
22、影响水泥水化的因素：主要有水泥的成分与性质，温度，水灰比，杂质与添加剂等。
1)水泥的成分与性质的影响：水泥的组成对水化的影响是显而易见的，CA、CA2与C12A7
的水化速度和水化产物不同。
其中CA2的耐火度最高，水化速度最慢。
相反，C12A7的耐火度最低但水化速度很快。
因此，铝酸钙水泥中C12A7的含量越高，他的水化速度越快，凝结时间也越短。
水泥的细度，即它的比表面积是影响其水化性能的重要性质。
水泥越细，水化反应进行的越快。
2）温度的影响：水泥等的温度影响水泥组分的溶解，Ca2+与Al（OH）4 达到饱和的快慢以及沉淀等化学反应的速度，因而对凝固产生很大的影响。
同时，水泥浆的温度也会对其水化产物产生很大的影响。
3）水灰比的影响：水泥的用水量与水泥用量之比成为水灰比。
水灰比越高，水化相与水接触的机会越多，有利于水化进行。
但当水灰比大到某一临界值后，再加水的用量的作用非常有限，另外随着水加入量的增加，固化与干燥后的胚体的气孔率增加，强度下降。
4）杂质与添加剂的影响。