8耐火材料非氧化物耐火材料详解

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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：
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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


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
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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
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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。

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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℃
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。
硅碳棒
硅钼棒 氧化锆 铬酸镧
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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℃，中性及真空或还原气氛下可达2000℃ 以上。TiB2、ZrB2、CeB2在真空条件下可达2500℃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℃
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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。

wk.baidu.com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
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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
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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。
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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。
–
大功率高压钠灯灯管、高温红外测温仪窗口
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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
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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
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。
TaB2 WB ThB2 CrB2
3000℃ 2860℃ 2500℃ 2760℃
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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
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第二节
金属陶瓷
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第三节 高温无机涂层