特种耐火材料种类及技术工艺的可研报告

第一节  特种耐火材料的简介

特种耐火材料的是在传统陶瓷、精密陶瓷和普通耐火材料以及功能性耐火材料的基础上发展起来的，是一组熔点在1800℃以上的高纯氧化物、非氧化物和炭素等单一材料或各种复合料为原料的，采用传统生产工艺或特殊生产工艺生产的、其制品具有特殊性能和特种用途的新型耐火材料，又称为特种耐火材料  。（可研报告）

第二节 特种耐火材料的种类

特种耐火材料虽然成本较高，但由于具有很多优异性能，是很多工业部门不可缺少、不能替代的产品。特别是在很多新技术、新领域中，在很多关键的部位替代其他产品，可以大幅度地提髙使用寿命，明显地增加了经济效益。特种耐火材料的分类方以原料和制品性状不同来分类，大致可以分成五方面：

（1）高熔点氧化物材料及其复合材料；

（2）难熔化合物材料（碳化物、氮化物、硼化物、硅化物等）及其复合材料；

（3）高熔点氧化物与难熔金属的复合材料（金属陶瓷）；

（4）高温不定形材料及无机物涂层；

（5）高温纤维及其增强材料。

第三节 特种耐火材料行业的生产工艺

(一) 高纯原料

1.采用人工提纯的各种原料

2.采用电熔、烧结、反应合成的各种原料;

3.采用复合材料做原料

4.采用纤维增强的复合材料做原料。

(二) 引入特种生产工艺

1.采用微粉或超微粉技术 ;

2.采用喷雾造粒技术;

3.采用特殊成型工艺技术(等静压成型、热压成型、注射成型、流延成型、熔铸成型等);

4.采用高温纤维或纤维增强技术和不定形材料。

(三) 特种烧成

1.采用超高温烧成(1800℃以上);

2.采用在真空条件下或保护气氛条件下烧成;

3.采用高能燃料烧成;

4.采用微机自动化控制烧成。

第四节 特种耐火材料的性能

各种不同的特种耐火材料，虽然化学成分和结构不同，其性能也存在一定的差异，但从特种耐火材料总体来说比普通耐火材料具有许多优良的性能，主要包括以下几个方面 。

（一）热学性质

（1）热膨胀性：热膨胀性指材料的线度和体积温度升降发生可逆性增减的性能。常以线膨胀数或体积膨胀系数表示。大多数特种耐火材料的线膨胀系数都比较大，仅有熔融石英，氧化硼，氧化硅的线膨胀系数比较小。

（二）力学性质

特种耐火材料的弹性模量都大。大多数具有较高的机械强度，但与金属材料相比，由于脆性，抗冲击强度甚低。绝大多数的特种耐火材料具有较高的硬度，因此耐磨，耐气流或尘粒冲刷性比较好。大多数特种耐火材料的高温蠕变都比较小，最大的是二硅化钼。蠕变值的大小与结晶尺寸，晶界物质，气孔率等有关系。

（三）电学性质

大多数高熔点氧化物属绝缘体，其中氧化钍（ThO2）和稳定氧化锆（ZrO2）等在高温时具有导电性，见表3；碳化物、硼化物的电阻都很小；有些氮化物是电的良导体，而有些则是典型的绝缘体。例如TiN具有金属的电导率（ρ为30×10-6Ω·㎝），BN则为绝缘体（ρ为 1018Ω·㎝）。所有的硅化物都是电的良导体。

（四）使用性质

（1）耐火性：特种耐火材料的熔点几乎都在2000℃以上，最高的碳化铪（HfC）和碳化钽（TaC）为3887℃和3877℃。耐火度也很高，在氧化气氛中，氧化物的使用温度甚至接近熔点。氮化物，硼化物，碳化物在中性或还原性气氛中比氧化物有更高的使用温度，例如TaC在N2气氛中可使用到3000℃，BN在Ar气氛中可使用到2800℃。耐高温性能依次为：碳化物>硼化物>氮化物>氧化物。而它们的高温抗氧化性为：氧化物>硼化物>氮化物>碳化物。

（2）抗热震性：在特种耐火材料中，由于氧化铍的热导率低，大多数硼化物的热导率也不高，熔融石英的线膨胀系数特别小，所以抗热震性很好。某些纤维制品及纤维增强复合制品有较高的气孔率及抗张强度，这些材料的抗热震性比较好。碳化硅，氮化硅，氮化硼，二硅化钼等也有较好的抗热震性。

 

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