一文让你了解特种耐火材料的分类、性能和温度之间的关系
特种耐火材料
特种耐火材料的概念是在传统陶瓷、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材料为原料的，采用传统生产工艺或持殊生产工艺生产的、其制品具有待殊性能和特种用途的新型耐火材料，又称为特种耐火材料。
特种耐火材料分类
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，可以大幅度地提高使用寿命，明显地增加了经济效益。特种耐火材料的分类方法很多，有的以生产工艺分类,有的以产品应用分类，但比较主要的分类方法还是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。
特种耐火材料特点
特种耐火材料的特点
(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。
特种耐火材料的产品
(1) 炼钢及连铸用特种耐火材料;
(2) 超高溢窑炉用炉衬材料;
(3) 超高温隔热用特种耐火材料;
(4) 陶瓷和透明陶瓷特种耐火材料;
(5) 高温高压绝缘材料;
(6) 高温发热体材料;
(7) 固体电解质材料;
(8) 高温纤维特种耐火材料。
特种耐火材料的物理性能
(1)各种氧化物和非氧化物材料的熔点见表1-1。
在元素中， 以碳元素的熔点最高，约为3650℃，依次为钨(W) 3415℃，铼(Re) 3180℃， 钽(Ta) 2980℃，锇(Os) 2727℃，钼(Mo) 2620℃，铪(Hf) 2207℃，铌(Nh) 2468℃，钍 (Th)1845℃，钛(Ti)1672℃，锆(Zr)1855℃，其他大多数元素的熔点都在1800℃以下。这些金属元素都无法在氧化气氛下使用。
在化合物中，熔点最高的是碳化物， 依次是氮化物和氧化物。在氧化物中，熔点最低的是酸性氧化物，如二氧化硅(Si02:),二氧化钛(TiO2)。其次是中性氧化物，如三氧化二铝 (Al2O3),三氧化二锫(Cr2O3)，熔点最高的是碱性氧化物，如氧化铍(BeO)、氣化镁(MgO)、 氧化钙(CaO),氧化锶(SiO)。在元素周期表中第5、6、7周期某些元素的氣化物、碳化物、 氮化物和硼化物，如氧化物：二氧化锆(ZK):) 7000X，二氧化钍(ThO2) 3050t，二氧化铪 (HfO1) 2812℃，氧化镁(MgO) 2800℃;碳化物：碳化铪(HfC) 4160℃，碳化锆(ZrC) 3500℃，碳化钒(VC) 2810℃.碳化钨(W2C) 2857℃，碳化钦(TiC) 3150℃;氮化物：氮化铪(Hm) 3310℃,氮化锆(ZrN) 3000℃，二氮化二钛(TiM) 2930℃;硼化物：二硼化铪 (HfB2) 3250℃，二硼化锆(ZrB2) 3190℃，六硼化钨(WB6) 2920℃，这些化合物也都是高熔点化合物。
很多元素及化合物，虽然熔点很高，但要作为特种耐火材料的原料使用，还受到一定的限制，如有的原料在加热时产生分解，有的原料有很大的毒性或放射性，有的原枓的价格十分昂贵，所以在应用时应给予充分考虑。
(2)各种氧化物的熔点、真密度及在地球上的储童见表1-2。
表1-2各种氧化物的性能及储量
(3)主要复合氧化物的熔点、真密度，见表1-3。
表1-3 各种复合氧化物的熔点和真密度
(4)各种高熔点氧化物陶瓷的性质(一)见表1-4，高熔点氧化物陶瓷的性质(二)见表1-5。
表1-4 高熔点氧化物陶瓷的性质(一)
表1-5 高熔点氧化物陶瓷性质(二)
(5)某些难溶化合物的性能，见表1-6。
表1-6 某些难溶化合物的性能
金属氮化物的合成方法有：
(1) 用氮气或氨直接与金属或金属氧化物作用，反应温度在I200℃左右，如果用氧化物代替金属，反应温度就需要高于2000℃。其反应式为：
Me + N2→ MeN
(2) 用氮气或氨与加有碳的金属氧化物反应。在氮气中形成氮。
特种耐火材料性能与温度之间的关系
特种耐火材料性能与温度之间的关系如下：
(1) 部分氧化物材料的高温耐压强度，如图1-1所示。
(2) 部分氧化物材料和非氧化物材料的高温抗拉强度，如图1-2所示。
(3) 各种氧化物材料的线膨胀系数与 温度的关系如图1-3所示。
(4) 特种耐火材料的热导率与温度的 关系如图1-4所示。
(5) 各种耐火氧化物材料的电阻率-温 度特性如图1-5所示。
(6) 各种优良的绝缘陶瓷材料的电导 率与温度的关系如图1-6所示。
(7)部分耐火材料的黑度见表1-7，其辐射率与温度的关系，如图1-7所示。
(8)各种氧化物材料的蒸气压与温度的关系，如图1-8所示，在其熔点时的蒸发速度如图1-9所示。
各种氧化物在熔点时的蒸发率见表1-8。
(9) 特种耐火材料的质量热容与温度的关系见表1-9。
(10) 各种特种耐火材料在煤熔渣中的最大的溶解度与温度的关系，如图1-10所示。其抗侵蚀性能比较见表1-10。
表1-9 耐火材料的质量热容(J/g.℃)
表1-10各种耐火材料对油-煤混合燃料飞灰熔渣的抗腐蚀性能比较
各种氧化物材料之间的反应温度
(1)氧化物之间相互形成液相的温度见表1-11。
表1-11氧化物之间相互形成液相的温度(℃)
(2)不同耐火材料之间的相互反应温度见表1-12。
注：1.在气体烧成炉中氧化气氛下，3-7h各加热到1400℃、1500℃、1600℃、1650℃、1705℃保温5h后观察。例如1700表示在1700℃应开始起反应;>1700表示在1700℃尚未起反应;1700?表示在1700℃有一种砖不能耐受此温度;
2.SD-超耐热性级
3.HD-高耐热性级
4.SS-高硅质;
5.(黏)-黏土结合。
(3)在真空在，碳、难熔金属和氧化物间的反应温度见表1-13。
(4)炉渣、气氛和熔融金属对耐火材料的影响见表1-14。