非氧化物原料都有那些?
1、碳化硅
碳化硅即碳硅石很少,工業上使用的碳化硅是一種 人工合成的材料.俗稱金剛砂。1891年由美國的艾奇遜首先以工業規模合成出這種人造礦物,1904年法國人莫桑首次膏國亞歷山大州的隕石里發現了這種物質,后來在金伯利巖中也有所發現,但含量甚微,沒有開采價值。目前工業上所使用的碳化硅全部是人工合成產品。
碳化硅耐火材料領域最常用的非氧化物耐火原料之一。以碳化硅為原料生產的粘土結合碳化硅、氧化物結合碳化硅、氮化硅合碳化硅、重結晶碳化硅、反應燒結滲硅碳化硅制品以及不定形耐火材料廣泛應用于冶金工業的高爐、煉鋅爐,陶瓷工業的窯具等。
2、氮化硅
氮化硅是一種具有良好的耐磨、耐高溫、耐蝕性的合成耐火原材料。在耐火材料的應用中,主要以結合相的形式 出現。
Si3N4在耐火材料中一是用作碳化硅耐火材料的結合相,即氮化硅結合碳化硅;二是純氮化硅制品。Si3N4是難熔化合物,因此很難將其燒結成高密度的制品。Si3N4制品的性能與其燒結方法有密切關系。
3、氮化鋁
氮化鋁分子式為AIN,含AI65.82% , N34.18%。早在1862年人類就合成出了AIN,但直到二十世紀五十年代才制出了性能良好的AIN陶瓷。AIN粉末的合成方法很多,按發生反應時的原料狀態有固相反應法、液相反應法和氣相反應法。
AIN具有很好的射溫、耐磨和介電,對于鋁及其他熔融金屬具有高溫耐蝕性,可用作耐熱沖擊和熱交換材料、特種耐火材料、半導體基板材料等。
4、塞隆
塞隆是由硅(SI)、鋁(AI)、氧(O)和氮(N)組成的T化合物。在低溫和高溫下均具有優異的硬度和機械強度、低熱膨脹系數、優異的耐磨損性能和耐化學腐蝕性能。Sialon可用陶瓷的成型方法如擠出、壓制和泥漿澆注來成型,然后再經過一定的熱處理后可以燒結接近理論密度的陶瓷體。Sialon材料具有優越的力學性能、熱學性能和化學穩定性,是一種良好的高溫結構陶瓷。由于Sialon的燒結性能遠優于Si3N4 ,在中、低溫度下可以用無壓燒結的Sialon材料來代替熱壓燒結的Si3N4制品,從而減少能源消耗、降低成本。在耐火材料工業,塞隆主要用做結合相,如塞隆結合SiC制品、剛玉制品以及塞隆結合氮化硼復合材料等。
塞隆結合的SiC制品綜合了SiC和塞隆的優點,高溫強度高、抗氧化性好、熱震穩定性優良,用做高爐爐腹和爐身下部之間的內襯和陶瓷工業窯爐的窯具已顯示出優越性,塞隆結合SiC制品的性能值也有密切關系。常溫和高溫抗折強度在2時為最好,隨/值増大,易發生由于堿和爐渣反應所引起的SiC制品組織結構劣化和耐蝕性下降,但熱震穩定性増加。實踐表明,Z=2的塞隆結合SiC耐火磚具有較好的綜合性能,適用于高爐耐火材料。
剛玉制品的燒成溫度高,磚體膨脹系數大,熱震穩定件差。以塞隆做結合相能使剛玉制品的燒成溫度降低250 ~300°C,抗熱震性明顯提高。
5、氮化硼
氮化硼(BN)的結構性能與石墨極為相似,外觀呈白色,因此又稱白石墨。它具有融點高、線膨脹系數小、熱導率大等優點,還具有抗熱震性好、高溫絕縁性高、高溫潤滑性和抗侵蝕性好等優點。它既能透過微波又能透過紅外線的材料。這種材料已廣泛地應用于現代化工和許多尖湍技術部門,是一種非常有前途的新型陶瓷材料。
熱壓法制造的氮化硼制品在N2或Ar氣氛中最高使用溫度達2800°C ,無明顯溶點,在O.1MPa、N2中3000°C升華。但在氧化氣氛中穩定性差。使用溫度只能在900°C以下。氮化硼制品膨脹系數低,導熱率高,熱震穩定性優良,同時是好的絕緣體。氮化硼還有許多特殊的性能,這里只介紹作為耐火材料使用方面的性能。氮化硼制品可作為高溫熱電偶保護管,熔煉金屬的器皿,宇宙航行中熱屏蔽材料等。
6、碳化硼
碳化硼為黑色有金屬光澤晶體,俗稱黑鉆石.是以硼酸為主要原料.加入石油焦等碳質材料,經過高溫固態冶煉、粉碎加工而成的一種粉末狀產品,與金剛石、立方氮化硼同屬于超硬材料。碳化硼不溶于水和有機溶劑,化學穩定性強,耐酸、堿腐蝕,幾乎不與所有的酸、堿溶液反應。碳化硼還具有如下多種特性:具有較大的熱中子俘獲截面,中子吸收能力強,故有中子吸收劑之稱;具有半導體略。
制造碳化硼特種耐火材料制品,由于在技術上有較大的難度,因此尚沒有形成工業性生產.只有為滿足某些特殊場合的需要才少量制造。目前,碳化硼制品的制造工藝還不完整也不成熟。制品可用熱壓燒成法和常溫加壓燒成法制成。因后一種方法難以制造出致密的制品。所以通常采用前一種方法。熱壓可在氬氣保護下的碳管湖的熱壓爐中進行。升溫速度并不嚴格控制,一般用2h左右的時間就可升到最高溫度。熱壓溫度在2050~2150°C ,熱壓壓力在3OMPa左右,最高溫度保溫30min。最終制品的密度可達2.46~2.51g/cm3 ,氣孔率0.4%?0.6% ,耐壓強度可達2250 MPa ,護折強^28OMPa。
以上是與耐火材料行業密切相關的非氧化物原料,非氧化物原料往往牌多項特殊性能。在一些特殊材料的制作中,采用傳統氧化物原料生產的耐火材料已經不能滿足要求,許多非氧化物原料比傳統的氧化物原料具有更高的溶點、更好的高溫力學性因此,非化物原料以及非氧化物-氧化物復合原料在未來耐火材料的生產應用中,將會有更大的發展。