特種耐火材料

前言

　　特種耐火材料的分類、特點(diǎn)與性能，特種耐火材料的制備工藝，氧化物特種耐火材料，碳化物特種耐火材料，含碳特種耐火材料，氮化物耐火材料，氮氧化物耐火材料，硼化物和硅化物耐火材料，金屬陶瓷。通過介紹各種特種耐火材料的基本原理、制備工藝、性能和應(yīng)用，給讀者提供特種耐火材料較全面的技術(shù)?！　∪珪碚撆c實(shí)踐相結(jié)合，內(nèi)容豐富、數(shù)據(jù)翔實(shí)?？晒┨胤N耐火材料企業(yè)工程技術(shù)人員、相關(guān)專業(yè)研究人員以及學(xué)生參考?！　√胤N耐火材料是在傳統(tǒng)陶瓷和耐火材料的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一類新型無機(jī)非金屬材料，也稱為高溫陶瓷材料。　　特種耐火材料的發(fā)展與高溫技術(shù)，特別是現(xiàn)代高溫技術(shù)的發(fā)展密切相關(guān)。一方面，各種新金屬、特殊合金和半導(dǎo)體材料的純度要求很高，因?yàn)闀?huì)污染所冶煉的金屬，金屬容器不適用于這些先進(jìn)材料的冶煉。而在熔化溫度下，以上材料容易與普通耐火材料起反應(yīng)而使一般耐火材料受侵蝕，這就需要耐更高溫度、抗侵蝕性好、抗熱震性優(yōu)良的功能材料，作為先進(jìn)材料的熔化、蒸餾、澆鑄、合金化過程的盛器或單晶生長用盛器。因此，需要開發(fā)具有更高性能的特種耐火材料，以滿足各種現(xiàn)代冶金工業(yè)的要求。另一方面，近代空間技術(shù)，高速飛行器的噴射推進(jìn)裝備發(fā)展，尤其噴射發(fā)動(dòng)機(jī)的燃?xì)鉁u輪旋轉(zhuǎn)葉片、噴嘴、前錐體（雷達(dá)天線罩）、尾錐整流子等受到高溫、高速氣流的直接作用，難熔金屬和耐熱合金在高溫下的斷裂強(qiáng)度、蠕變、抗氧化性等性能均已達(dá)到了使用極限，也必須尋找更好的特種耐火材料。還有火箭、導(dǎo)彈、電子等現(xiàn)代技術(shù)都要求高性能的耐火材料?！　∨c傳統(tǒng)的耐火材料相比，特種耐火材料具有以下特點(diǎn)：大多數(shù)特種耐火材料的材質(zhì)已經(jīng)超出了硅酸鹽范圍，而且品位高、純度高，熔點(diǎn)都在2000℃以上（個(gè)別的為1728℃）；成型工藝不局限半干法成型，除了大量應(yīng)用注漿法和可塑法成型外，還采用等靜壓、氣相沉積、熱壓、電熔等，而且大多數(shù)采用微米（μm）級(jí)的細(xì)粉料；制品燒成溫度很高（1600～2000℃，甚至更高），并在各種燒成氣氛或真空中燒成；特種耐火材料制品形式多樣，不僅有磚、棒、罐等厚實(shí)制品，還有管、板、片、坩堝等薄型制品，以及中空的球狀制品、高度分散的散狀材料、透明或半透明制品、柔軟如絲的纖維、各種寶石般的單晶甚至硬度僅次于金剛石的超硬材料；除了具有耐火性能外，有的還具有更好的電、熱、力學(xué)、化學(xué)等性能。因此，除了廣泛應(yīng)用于高溫工業(yè)外，特種耐火材料的應(yīng)用幾乎遍及國民經(jīng)濟(jì)各部門?！　”緯攸c(diǎn)介紹各種氧化物與非氧化物特種耐火材料的基本原理、制備工藝、性能和應(yīng)用。主要內(nèi)容包括特種耐火材料的分類、特點(diǎn)與性能，特種耐火材料的制備工藝，氧化物特種耐火材料，碳化物特種耐火材料，含碳特種耐火材料，氮化物耐火材，氮氧化物耐火材料，硼化物和硅化物耐火材料，金屬陶瓷。

內(nèi)容概要

本書主要內(nèi)容包括特種耐火材料的分類、特點(diǎn)與性能，特種耐火材料的制備工藝，氧化物特種耐火材料，碳化物特種耐火材料，含碳特種耐火材料，氮化物耐火材料，氮氧化物耐火材料，硼化物和硅化物耐火材料，金屬陶瓷。通過介紹各種特種耐火材料的基本原理、制備工藝、性能和應(yīng)用，給讀者提供特種耐火材料較全面的技術(shù)。     全書理論與實(shí)踐相結(jié)合，內(nèi)容豐富、數(shù)據(jù)翔實(shí)。可供特種耐火材料企業(yè)工程技術(shù)人員、相關(guān)專業(yè)研究人員以及學(xué)生參考。

書籍目錄

第1章 概述  1.1 特種耐火材料的分類  1.2 特種耐火材料的特點(diǎn)  1.3 特種耐火材料的性能  1.4 特種耐火材料的用途第2章 特種耐火材料的制備工藝  2.1 原料的準(zhǔn)備  2.2 成型  2.3 干燥與排塑  2.4 燒結(jié)  2.5 燒結(jié)后處理  2.6 質(zhì)量控制第3章 氧化物特種耐火材料  3.1 氧化物原料  3.2 氧化鋁質(zhì)特種耐火材料  3.3 莫來石質(zhì)特種耐火材料  3.4 氧化硅質(zhì)特種耐火材料  3.5 堿性特種耐火材料  3.6 氧化鋯特種耐火材料  3.7 氧化鉻制品  3.8 其他氧化物特種耐火材料第4章 碳化物特種耐火材料  4.1 碳化物原料  4.2 碳化硅特種耐火材料  4.3 碳化硼特種耐火材料  4.4 碳化鈦特種耐火材料  4.5 其他碳化物特種耐火材料  4.6 三元碳化物特種耐火材料第5章 含碳特種耐火材料  5.1 含碳特種耐火材料熱力學(xué)基礎(chǔ)  5.2 碳質(zhì)耐火原料  5.3 碳質(zhì)特種耐火材料  5.4 碳復(fù)合特種耐火材料  5.5 連鑄用功能耐火材料  5.6 含碳不定形耐火材料第6章 氮化物耐火材料  6.1 氮化硅  6.2 氮化硼  6.3 氮化鋁  6.4 氮化鈦  6.5 氮化鋯第7章 氮氧化物耐火材料第8章 硼化物和硅化物耐火材料第9章 金屬陶瓷參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　在燒結(jié)前，經(jīng)過成型、干燥及排塑等工序，形成了一個(gè)由陶瓷原料粉體顆粒組成的具有一定強(qiáng)度的多孔坯體。眾多的氣孔在坯體中互相連通。隨著成型工藝的不同，氣孔在坯體中的體積百分含量可能在20％～60％的范圍內(nèi)變化。原料粉體顆粒間只形成點(diǎn)接觸。從坯體被加熱到一定溫度時(shí)，到顆粒間界面相互黏合，形成“脖頸”這一段時(shí)間屬于燒結(jié)前期。在這段時(shí)間內(nèi)，顆粒與顆粒由原來的點(diǎn)接觸變成面與面接觸，晶界開始形成。坯體的收縮古整個(gè)燒結(jié)過程總收縮量的3％左右。此后，進(jìn)入燒結(jié)中期階段。燒結(jié)中期最為顯著的變化就是“頸部”區(qū)域逐漸變粗，使兩個(gè)顆粒間晶界面積逐漸增大，并與其他顆粒與顆粒間形成的晶界相遇，形成相互連通的晶界。原本連通的氣孔網(wǎng)絡(luò)斷開，逐漸在多個(gè)晶粒的交界（即所謂晶結(jié)）處形成孤立氣孔。氣孔總體積顯著減少，導(dǎo)致坯體的收縮率進(jìn)一步加大、密度升高。這時(shí)坯體收縮率可占總收縮率的90％左右。整個(gè)燒結(jié)過程由中期過渡到后期。在后期，處于晶界上孤立氣孔的逐漸變小和晶粒的逐漸長大同時(shí)進(jìn)行，陶瓷致密度繼續(xù)升高。此時(shí)，原本處于晶界的氣孔有可能隨著晶粒的成長，遷移至由相鄰兩個(gè)晶粒相遇形成的晶界，并在晶粒繼續(xù)長大的同時(shí)隨著晶界移動(dòng)。大晶粒的晶界總是彎向相鄰的小晶?；驓饪?，而晶粒長大過程中晶界總是指向曲率中心，因此晶粒長大的結(jié)果就導(dǎo)致小的晶粒和氣孔越來越小，大晶粒越來越大，最后被大晶粒所“吞食”。小晶粒被大晶粒所吞食可以被看成是晶界移動(dòng)的結(jié)果。氣孔的消失，則與晶界的自身性質(zhì)有關(guān)。晶界上原子排列混亂，存在著很多空位或間隙，這些缺陷為氣孔中的氣體分子沿晶界向坯體外擴(kuò)散提供了一條通道。在燒結(jié)過程中，氣體分子沿晶界不斷向外擴(kuò)散是晶界上的孤立氣孔逐漸隨著晶界移動(dòng)而減少的根本原因。坯體內(nèi)部氣孔的逐漸減少必然導(dǎo)致坯體出現(xiàn)收縮，致密度逐漸提高。然而需要指出，燒結(jié)過程中如果晶界移動(dòng)的速率比晶界上氣孔的遷移速率快，則可能出現(xiàn)晶界上氣孔被包入晶粒內(nèi)部。晶粒內(nèi)部的原子排列比晶界上規(guī)則，缺乏氣體分子有效擴(kuò)散的通道。因此，一旦晶內(nèi)氣孔形成，將很難在燒結(jié)過程中徹底排出，從而影響陶瓷在燒結(jié)過程中的收縮與致密化?！　∫陨蠠Y(jié)過程可簡單概括為晶粒的長大和致密化過程這兩大基本現(xiàn)象。然而對(duì)上述基本現(xiàn)象，我們僅從“表象”層面上作了描述。而“表象”掩蓋之下的許多涉及燒結(jié)機(jī)理性的問題卻沒有涉及。這樣的問題有很多，例如：在許多特種耐火材料，尤其是那些純氧化物特種耐火材料制品的燒結(jié)過程中，既沒有液相的產(chǎn)生，也沒有固相反應(yīng)進(jìn)行，那么是什么力量在推動(dòng)燒結(jié)進(jìn)行？換言之，燒結(jié)過程中，促進(jìn)晶粒的長大和坯體的致密化的驅(qū)動(dòng)力是什么？固相燒結(jié)中，同樣有晶粒的長大和致密化過程。這兩種現(xiàn)象發(fā)生的物質(zhì)基礎(chǔ)一傳質(zhì)過程是如何進(jìn)行的？這些都是接下來探討的內(nèi)容。 　　……

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