超高温发热体的发展现状及研究

２ ． 河南科技大学 ，河南
洛阳
４ ７ ５ ０ ０ １ ；
３ ．中国银河证券股份有 限公 司，北京 １ ０ ０ ０ ３ ３ ）
摘 要 ：超 高温 发 热 体 是 超 高温 加 热 设 备 的 主 要 元 件 ，可根 据 不 同要 求设 计各 种 几 何 形状 。 本 文 综述 了 目前 国 内在 超 高
一
般是指 １ ８ ０ ０ ℃以上的高温 。超 高温发热 体是超高 温加热
设备的关键性元件 ，它的性能 决定着 超高温加 热设备 使用
温度 的高低 。
现有 的可产 生 １ ８ ０ ０ ℃ 以上高温 的发 热体 主要有 三类 ：
一
是复合陶瓷发热体 （ 如硅化钼 、铬 酸镧 、氧化锆及 硼化
２ ０ １ ４年 ・ 第 ６ 期
材料综述
材料科技 与设备 （ 双月刊 ）
超 古 同Ｉ ｎ 日 ｎ 发 热 体 的 发 展 现 状 及 研 究
周 森安 ，郭 进 武 ，王 可 ，张森 。
（ １ ． 洛 阳市西格 马炉业有 限公 司，河南 洛阳 ４ ７ ５ ０ ０ ０ ；
１ ． １硅 化 钼 复 合 陶 瓷发 热 体 ［ 】 ］
硅 化 钼 复 合 陶 瓷 发 热 体 的 主 要 成 分 为 Ｍｏ Ｓ ｉ ｚ ，是 目前
使用最多最成熟的发热体 之一 。硅化 钼发热体 主要有 两种
规格 ，分别为 １ ８ ０ ０型和 １ ７ ０ ０型 （ 具体参数见表 １ ） 。此外 ， 也已开发出了 １ ９ ０ ０型硅化钼发热体 ，其 表面最高使用温度 可达 １ ８ ５ ０ ℃ ，炉膛 内最高使用温度可达 １ ７ ５ ０ ℃。 在空气气氛中 ，硅化钼发 热体 处于发 热状态 时 ，表 面 可生成一层 氧化 硅 （ Ｓ ｉ （ ） ２ ，熔 点 １ ７ ２ ３ ℃）玻璃 质 保 护膜 ， 可有效地阻止发热体 内层被进一 步氧化 ，提 高了发 热体使 用寿命 。如果在使用过 程中 ，被强制 超过相 应的 温度极 限 时 ，硅化钼发热体表面 的玻璃质快 速脱落 ，严重影 响其使 用寿命 。当硅 化钼 温度 高于 １ ３ ５ ０ ℃时 ，易 发生 塑性 变形 ， 约有 ５ 的伸长率。另外 ，硅化 钼在 高 温下 易升 华 ，真 空 度越高 ，其最高使用温度越低 ，如真空度为 １ ０ Ｐ ａ时 ，其最 高使用温度不应高于 １ ４ ０ ０ ℃。
超高温发热体主要有硅 化钼 、铬酸镧 、氧化锆 及硼化 锆等 复合陶瓷发热体 ；在真空或保 护气氛 条件下 的超高 温发热 体主要有钨 、钼 、石 墨及 硼化锆 复合 陶瓷发热体等 。
现有的超高温发热体 的发展 已远不能满 足工业 生产 与科 学
研究的需要 。近年来 ，国内各相关 研究和 生产 单位对 超高 温技术及其设备 的研 究与 开发越来越 重视 ，并 取得 了一定
锆等） ；二是难熔金属及其合金发热体 （ 如钨 、钼 、钨钼合
表 １ 硅化 钼 复 合 陶瓷 发 热 体 的物 理 性 能
１ ． ２ 铬酸镧复合陶瓷发热体 ］
铬酸镧复合陶瓷发热体的主要成分为 Ｌ ａ Ｃ ｒ Ｏ３ ，其物理 性能如表 ２所示 。在氧化 气氛下 ，该 发热体 的表 面最高使
的成果 。本文仅就 目前 国 内超 高温发热 体的发 展现状 以及
新型超高温发热体的研究 与开发作一综述 。
１ 超 高 温 与超 高 温 发 热体
对 于 超 高 温 这 一 定 义 ，不 同 的行 业 和 领 域 ，其 含 义 不
同。就超高温加 热设 备及 其相 关领 域 而言 ，所谓 超高 温 ，
０ 引 言
随着现代 科学 技术 的发展 ，工业 、能源 、交通 、空 间
技 术等领域都对 高温材料 提出 了更 高的要求 ，特 别是尖 端
技 术 的 发 展 ，对 高温 材料 的要 求 越 来 越 高 ，也 越 来 越 苛 刻 ，
金 、钨铼合 金发 热体等 ） ；三是 非金属单 质发 热体 （ 如石墨 等） 。其 中，在 氧化气 氛 条件下 ，能够 达到 １ ８ ０ ０ ℃ 以上 的
的使 用 寿 命 具 有 不 确 定 性 。
＊作者简介 ：周 森安 （ １ ９ ５ ８ ） ，男 ，高级 工 程师 ，主 要从 事超 高 温发 热体 、超高 温加 热 设备 及超 高 温测 量技 术方 面 的研 究 。
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１ ９ ０ ０ ℃，抗热震性 能好 ，稳 定性 好 ，抗腐蚀 性好 ，是 目前 在氧化气 氛条 件下 ，使用 温度 较 高的 发热 体之 一 ；而 且 ，
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材料科技与设备 （ 双月刊 ）
超高温发热体的发展现状及研究
２ ０ １ ４ 年・ 第６ 期
１ ． ３氧化锆 复合陶瓷发热体Ｅ 。
氧化锆复合陶瓷发热体的主要成分 为 Ｚ ｒ ０ ２ ，相对分 子 质量 １ ２ ３ ． ２ 。氧化锆在 氧化气 氛 条件 下 十分稳 定 ，其物 理
性 能 如 表 ３所 示 。
用温度为 １ ９ ０ ０ ￣ Ｃ，炉膛温度可达 １ ８ ０ ０ ％。另外 ，该发热体 不 可以在通有 Ｈｚ 、Ｃ Ｏ等还 原气 氛中使用 。铬 酸镧发热体
的 主要 缺 点 是 在 使 用 过 程 中 ，发 热 体 中 的 氧 化 铬 有 少 量 的
挥发 ，对被加热试样有 轻度 污染 ，使其 表面呈 淡红 色 ，目 前 ，铬酸镧复合陶瓷发 热体 的制造工艺 存在 问题 ，发 热体
温 发 热体 领 域 的研 究 和应 用现 状 ，并 对 新 型 超 高 温发 热 体 的 研 究与 开 发 进 行 了展 望 。
关 键 词 ：超 高 温发 热 体 ；硼 化 锆 复 合 陶 瓷 ；钨 ；石 墨 ；组 合 发 热体 中 图分 类 号 ： Ｔ Ｆ ８ ０ ６ ． ８ ４ 文 献 标 识 码 ：Ａ