特种耐火材料
合集下载
相关主题
- 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)。
BeO，BeC，石墨
BeO，WC，石墨
17
用途 特 高温发热元件 种 电 炉 炉膛结构材料
炉膛隔热材料
高温炉观测窗 炉管
使用温度/℃ 1500～3000
1500-2200
1000～1500 ＜1800
采用材质
ZrO2，ThO2，MoSi2， SiC，LaCrO3，ZrB2， 石墨
பைடு நூலகம்Al2O3，ZrO2
Al2O3， ZrO2， HfO2 特耐纤维＋塑料 石棉纤维＋酚醛 C纤维＋酚醛
SiC，Si3N4， BeO
Al2O3，B4C
用途
涡轮喷气发动机的 飞 压缩机叶片
机
涡轮叶片
潜
艇
机身机翼结构材料 潜艇外壳结构材料
使用温度 /℃
8501000
300-500
采用材质
C纤维加塑料
Si3N4，TiC基 金属陶瓷，
用
途
特 熔炼U的坩埚 殊 冶 熔炼Pa，Pt坩埚 炼 钢水连续测温套管
钢水快速测氧探头
连续铸钢浸入式水口
熔炼半导体GaAs、GaP
使用温度/℃
1700 ＞1500 ＞1500
采用材质 BeO，CaO，ThO2
ZrO2， Al2O3
ZrB2，Al2O3 ZrO2 SiO2
单晶坩埚 大型转炉炉衬 大型钢包滑动水口 炉外精炼炉炉衬
❖概述 主要内容 ❖氧化物陶瓷 ❖非氧化物陶瓷 ❖金属陶瓷
定义
在传统陶瓷和普通耐火材料的基础上发展起
2
◇原料品位高、纯度高、熔点都在1728℃以上；多采用微米级细粉。 ◇制造工艺进步。 ◇高温甚至超高温烧成，气氛保护（氧化、还原、中性、惰性、真空 ◇品种丰富（厚实、薄形、中空球状、高度分散的不定形、透明或半 ◇性能更优→冶金、国防、军工、科学研究、新兴技术、轻工、化工
21
粉料制备
❖ 干法球磨 ❖ 采用刚玉质球磨, 不用铁质
22
化镁制品的制造
方法
由氢氧化镁 制得
由硝酸镁制 得
由碱式碳酸 镁制得
由氯化镁制 得
气相法
气相化学反应合成法
气相热分解法
➢碳化物：MeXn＋CmHk＋H2－MeC+HX+H2 ➢硼化物： MeXn＋BCl3＋H2－MeBm+HX+HCl ➢硅化物： MeXn＋SiCl4＋H2－MeSim+HX+HCl ➢氮化物：MeXn＋N2（NH3）＋H2－MeN＋HX ➢氧化物：MeXn＋O2－MeO＋X2
Cr3C2基金属陶 瓷涂层
B纤维＋塑料复 合材料
C纤维＋塑料复 合材料
用途
原
原子反应堆核燃料
子
核燃料的涂层
反
应
堆
吸收中子的控制棒
中子减速剂
反应堆反射材料
使用温度/℃ ≥1000
≥1000 1000 1000
采用材质 UO2UC，ThO2 BeO，Al2O3，ZrO2，
SiC，ZrC HfO2，B4C，BN
机械法
滚动 球磨
振动 球磨
搅动 球磨
气流 粉碎
溶剂蒸发法
酒精 干燥法
冷冻 干燥法
热石油 干燥法
喷雾 干燥法
1）普通耐火材料 成型
干压，浇注，等静压等..
2）特种耐火材料 粉料成形方法
钢模压法 等静压法
浆料成形方法
可塑成形方法 热致密成形方法
注浆法
挤压法
轧膜法
热压法
注射成形方法
等离子喷涂法
化学气相沉积法 9
1200 ＞1600 ＞1600 ＞1600
AlN，BN MgO-C Al2O3－C－ZrO2 MgO－Cr2O3
用途
导弹头部雷达天线保 护罩
使用温度 /℃
≥1000
航 重返大气层的飞船 天 洲际导弹头部保护材
料
火箭发动机燃烧室的 内衬
喷嘴
约5000
2000～ 3000
导弹瞄准用陀螺仪 800
采用材质
1）普通耐火材料 烧结
ⅰ、低温阶段（＜200℃）：物理水↑，硬度↑； ⅱ、分解氧化阶段（200-900℃）：结晶水↑，有
机物氧化、盐的分解、熔融相出现； ⅲ、高温阶段（900℃-最高温度）：熔融物大量
增加，结晶产生； ⅳ、保温阶段：熔融物↑↑，结晶成长并转变； ⅴ、冷却阶段：液相过冷结晶，生成细晶并发生
◇非氧化物硬质陶瓷（碳化物、氮化物、硼化物、硅化物 、硫化物等）如SiC、B4C、WC、TiC、HfC、NbC、ZrC 等，熔点最高，硬度高，脆性大；BN、Si3N4、AlN、ZrN 、HfN等，熔点高，硬度最硬；HfB2、ZrB2、WB、MoB 等，熔点≥2000℃，氧化性最强；MoSi2、ZrSi2等，熔点 ≥2000℃，抗氧化性强） ◇金属陶瓷 ◇无机涂料（陶瓷涂层材料） ◇陶瓷纤维及纤维增强材料
➢ 化合或还原－化合法 Me＋X＝MeX（Me 金属 X 非金属）
固 ➢ 制取硼化物的碳化硼法 4MeO＋B4C＋3C＝4MeB＋4CO 相 ➢ 自蔓延高温合成法（Self－Propagation High－Temperature 法 Systhesis，SHS）
➢ 固相热分解法
反应沉淀法
液相法
溶胶－凝胶法（Sol －Gel）
相应转变。
烧结
2）特种耐火材料
常压烧结
热压（热等静压）烧结
真空烧结
气压烧结
反应烧结
自蔓延烧结
微波烧结
分类
主要为二大类： 1) 金属（主要为过渡族）+非金属（C、N、B、O、Si等） 2) 非金属之间（C、N、B、O、Si等）
◇氧化物陶瓷（高熔点氧化物材料）：Al2O3、BeO、CaO、 CeO、MgO、ZrO2、SnO2、UO2等，熔点≥2000℃；
原料
1）普通耐火材料
——可塑性物料（主要为粘土）：可塑性
——瘠性物料（石英、粘土熟料）：骨架
——助熔剂（长石、铁氧化物、碳酸盐）：促 烧、着色
——有机物料（天然腐植质或锯末、糖皮、煤 粉等）：气孔
原料—破粉碎—配料—混练—泥料
原料
2）特种耐火材料 ——纯度高：充分发挥晶体本身的特点； ——细度细：低温烧结，抑制晶粒长大， 强度↑，韧性↑
泡沫Al2O3，Al2O3、 ZrO2空心球
透明Al2O3
Al2O3，SiC
一、氧化镁陶瓷 二、氧化铝陶瓷 三、氧化锆陶瓷
氧化镁陶瓷
❖ 立方晶型
❖
❖ 熔点2800℃
❖
❖ 热膨胀系数大
❖
❖ 2300-2400℃ 易还原，挥发
20
1.1 原料制备
菱镁矿、白云水镁矿、滑石等 海水镁砂 第一阶段：200~300℃，开始分解并放出气体 第二阶段：500～600℃，分解剧烈，800℃分解基本完成， 这时得到不完全的MgO结晶 第二阶段：800℃以上，MgO结晶逐渐长大并完整。 在1000～1200℃煅烧，活性较大 在1700℃，死烧MgO 一般煅烧温度在1400 ℃左右
BeO，WC，石墨
17
用途 特 高温发热元件 种 电 炉 炉膛结构材料
炉膛隔热材料
高温炉观测窗 炉管
使用温度/℃ 1500～3000
1500-2200
1000～1500 ＜1800
采用材质
ZrO2，ThO2，MoSi2， SiC，LaCrO3，ZrB2， 石墨
பைடு நூலகம்Al2O3，ZrO2
Al2O3， ZrO2， HfO2 特耐纤维＋塑料 石棉纤维＋酚醛 C纤维＋酚醛
SiC，Si3N4， BeO
Al2O3，B4C
用途
涡轮喷气发动机的 飞 压缩机叶片
机
涡轮叶片
潜
艇
机身机翼结构材料 潜艇外壳结构材料
使用温度 /℃
8501000
300-500
采用材质
C纤维加塑料
Si3N4，TiC基 金属陶瓷，
用
途
特 熔炼U的坩埚 殊 冶 熔炼Pa，Pt坩埚 炼 钢水连续测温套管
钢水快速测氧探头
连续铸钢浸入式水口
熔炼半导体GaAs、GaP
使用温度/℃
1700 ＞1500 ＞1500
采用材质 BeO，CaO，ThO2
ZrO2， Al2O3
ZrB2，Al2O3 ZrO2 SiO2
单晶坩埚 大型转炉炉衬 大型钢包滑动水口 炉外精炼炉炉衬
❖概述 主要内容 ❖氧化物陶瓷 ❖非氧化物陶瓷 ❖金属陶瓷
定义
在传统陶瓷和普通耐火材料的基础上发展起
2
◇原料品位高、纯度高、熔点都在1728℃以上；多采用微米级细粉。 ◇制造工艺进步。 ◇高温甚至超高温烧成，气氛保护（氧化、还原、中性、惰性、真空 ◇品种丰富（厚实、薄形、中空球状、高度分散的不定形、透明或半 ◇性能更优→冶金、国防、军工、科学研究、新兴技术、轻工、化工
21
粉料制备
❖ 干法球磨 ❖ 采用刚玉质球磨, 不用铁质
22
化镁制品的制造
方法
由氢氧化镁 制得
由硝酸镁制 得
由碱式碳酸 镁制得
由氯化镁制 得
气相法
气相化学反应合成法
气相热分解法
➢碳化物：MeXn＋CmHk＋H2－MeC+HX+H2 ➢硼化物： MeXn＋BCl3＋H2－MeBm+HX+HCl ➢硅化物： MeXn＋SiCl4＋H2－MeSim+HX+HCl ➢氮化物：MeXn＋N2（NH3）＋H2－MeN＋HX ➢氧化物：MeXn＋O2－MeO＋X2
Cr3C2基金属陶 瓷涂层
B纤维＋塑料复 合材料
C纤维＋塑料复 合材料
用途
原
原子反应堆核燃料
子
核燃料的涂层
反
应
堆
吸收中子的控制棒
中子减速剂
反应堆反射材料
使用温度/℃ ≥1000
≥1000 1000 1000
采用材质 UO2UC，ThO2 BeO，Al2O3，ZrO2，
SiC，ZrC HfO2，B4C，BN
机械法
滚动 球磨
振动 球磨
搅动 球磨
气流 粉碎
溶剂蒸发法
酒精 干燥法
冷冻 干燥法
热石油 干燥法
喷雾 干燥法
1）普通耐火材料 成型
干压，浇注，等静压等..
2）特种耐火材料 粉料成形方法
钢模压法 等静压法
浆料成形方法
可塑成形方法 热致密成形方法
注浆法
挤压法
轧膜法
热压法
注射成形方法
等离子喷涂法
化学气相沉积法 9
1200 ＞1600 ＞1600 ＞1600
AlN，BN MgO-C Al2O3－C－ZrO2 MgO－Cr2O3
用途
导弹头部雷达天线保 护罩
使用温度 /℃
≥1000
航 重返大气层的飞船 天 洲际导弹头部保护材
料
火箭发动机燃烧室的 内衬
喷嘴
约5000
2000～ 3000
导弹瞄准用陀螺仪 800
采用材质
1）普通耐火材料 烧结
ⅰ、低温阶段（＜200℃）：物理水↑，硬度↑； ⅱ、分解氧化阶段（200-900℃）：结晶水↑，有
机物氧化、盐的分解、熔融相出现； ⅲ、高温阶段（900℃-最高温度）：熔融物大量
增加，结晶产生； ⅳ、保温阶段：熔融物↑↑，结晶成长并转变； ⅴ、冷却阶段：液相过冷结晶，生成细晶并发生
◇非氧化物硬质陶瓷（碳化物、氮化物、硼化物、硅化物 、硫化物等）如SiC、B4C、WC、TiC、HfC、NbC、ZrC 等，熔点最高，硬度高，脆性大；BN、Si3N4、AlN、ZrN 、HfN等，熔点高，硬度最硬；HfB2、ZrB2、WB、MoB 等，熔点≥2000℃，氧化性最强；MoSi2、ZrSi2等，熔点 ≥2000℃，抗氧化性强） ◇金属陶瓷 ◇无机涂料（陶瓷涂层材料） ◇陶瓷纤维及纤维增强材料
➢ 化合或还原－化合法 Me＋X＝MeX（Me 金属 X 非金属）
固 ➢ 制取硼化物的碳化硼法 4MeO＋B4C＋3C＝4MeB＋4CO 相 ➢ 自蔓延高温合成法（Self－Propagation High－Temperature 法 Systhesis，SHS）
➢ 固相热分解法
反应沉淀法
液相法
溶胶－凝胶法（Sol －Gel）
相应转变。
烧结
2）特种耐火材料
常压烧结
热压（热等静压）烧结
真空烧结
气压烧结
反应烧结
自蔓延烧结
微波烧结
分类
主要为二大类： 1) 金属（主要为过渡族）+非金属（C、N、B、O、Si等） 2) 非金属之间（C、N、B、O、Si等）
◇氧化物陶瓷（高熔点氧化物材料）：Al2O3、BeO、CaO、 CeO、MgO、ZrO2、SnO2、UO2等，熔点≥2000℃；
原料
1）普通耐火材料
——可塑性物料（主要为粘土）：可塑性
——瘠性物料（石英、粘土熟料）：骨架
——助熔剂（长石、铁氧化物、碳酸盐）：促 烧、着色
——有机物料（天然腐植质或锯末、糖皮、煤 粉等）：气孔
原料—破粉碎—配料—混练—泥料
原料
2）特种耐火材料 ——纯度高：充分发挥晶体本身的特点； ——细度细：低温烧结，抑制晶粒长大， 强度↑，韧性↑
泡沫Al2O3，Al2O3、 ZrO2空心球
透明Al2O3
Al2O3，SiC
一、氧化镁陶瓷 二、氧化铝陶瓷 三、氧化锆陶瓷
氧化镁陶瓷
❖ 立方晶型
❖
❖ 熔点2800℃
❖
❖ 热膨胀系数大
❖
❖ 2300-2400℃ 易还原，挥发
20
1.1 原料制备
菱镁矿、白云水镁矿、滑石等 海水镁砂 第一阶段：200~300℃，开始分解并放出气体 第二阶段：500～600℃，分解剧烈，800℃分解基本完成， 这时得到不完全的MgO结晶 第二阶段：800℃以上，MgO结晶逐渐长大并完整。 在1000～1200℃煅烧，活性较大 在1700℃，死烧MgO 一般煅烧温度在1400 ℃左右