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耐火材料的化学矿物组成

2021-10-18 9:47:30      点击:

   耐火材料的化学组成是其基本特征。一种耐火材料在一定条件下能否形成某种物相,为何出现此种物相、并具有某些特定性质,以及如何从本质上改变材料的某些特定性质,都首先取决于其化学组成。所以,为了掌握耐火材料的本质必须对其化学组成的认识。

    根据耐火材料中各种化学成分的含量和作用,通常将其分为主成分、杂质和外加成分三类。

    主成分:耐火材料中的主成分是指占绝大多数的、对材料高温性质起决定性作用的化学成分。耐火材料之所以具有优良的抵抗高温作用的性能,且许多耐火材料又各具特性的原因主要取决于其主成分。所以,对耐火材料的主成分必须予以充分重视。通常,耐火材料依化学组成分类,许多同材质的耐火材料划分为若干等级都是或多半是根据其主成分的种类以及其含量多寡而定的。

    可作为耐火材料主成分的都是具有很高晶格能的高熔点或分解温度很高的单质或化合物。要求这些物质在耐火材料生产或服役过程中能形成稳定的、具有优良性能的矿物,并在自然界储量较高且较易提取与利用。在地壳中分布较多并可作为耐火材料主成分的主要是氧化物。另外,有一些碳化物、氮化物、硅化物和硼化物,也可作为耐火材料的主成分。

    现在,生产与使用较广泛的耐火材料中的主成分主要是Al2O3BeOCr2O3MgOCaOSiO2ThO2TiO2UO2ZrO2等氧化物和SiCWCB4C等碳化物以及AlNSi3N4等氮化物。

    杂质:杂质是指在耐火材料中不同于主成分、含量微少而对耐火材料的抵抗高温性质往往带来危害的化学成分。这种化学成分多是由含有主成分的原料中夹带而来的。

耐火材料的杂质中有的是易熔物,有的本身具有很高熔点,但同主成分共存时,却可产生易熔物。故杂质的存在往往对主成分起强的助熔作用。助熔作用虽有时有助于材料的液相烧结,但对材料抵抗高温作用却有严重危害。助熔作用愈强,即由于杂质的存在,系统中开始形成液相的温度愈低,或形成液相量愈多,或随着温度升高液相量增长速度愈快,以及所形成的液相黏度愈低、润湿性愈好,危害愈严重。如对主成分为SiO2的材料而论,若含Na2OAl2O3TiO2CaOFeO中任一氧化物,除其中Na2O熔点较低以外,其他氧化物虽具有较高的熔点,但与SiO2共存时都有助熔作用。(来自于铸造微课堂)

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