特种耐火材料的应用(yòng)领域

出于科(kē)學(xué)技术的发展，在宇航、核能(néng)、冶金、電(diàn)子、化工、建材、交通等行业对耐火材料不断提出新(xīn)的课题，使用(yòng)条件愈来愈苛刻和特殊，普通耐火材料已满足不了新(xīn)的要求，只有(yǒu)具有(yǒu)耐高温、抗腐蚀、髙温化學(xué)和热稳定性好的特种耐火材料才能(néng)承担这些重任，满足使用(yòng)要求。

特种耐火材料包涵的种类非常广泛，主要有(yǒu)高熔点氧化物(wù)、高熔点非氧化物(wù)及由此衍生的复合化合物(wù)、金属陶瓷、高温涂层、高温纤维及其增强材料。其中高熔点非氧化物(wù)通常称难熔化合物(wù)，它又(yòu)包括碳化物(wù)、氮化物(wù)、硼化物(wù)、硅化物(wù)及硫化物(wù)等。

下面，一一為(wèi)大家讲解。

氧化物(wù)特种耐火材料的应用(yòng)

（一）氧化铝（刚玉）特种耐火材料

由于氧化铝材料的制品高温性能(néng)好，比价低，得到广泛的应用(yòng)。

高纯度、高密度、高性能(néng)的刚玉砖广泛应用(yòng)在钢厂的大型高炉、大型钢包上，取得良好的效果。在大型合成氨装置（30万t）的二段炉、气化炉上，在30万t乙烯工程的裂解炉上使用(yòng)，是的炉衬材料。

高热稳定性刚玉砖是特种材料和制品的烧成炉、钼丝炉、钨棒炉、扩散炉、陶瓷金属化炉、硅化钼電(diàn)炉等各种超高温炉的炉衬材料。高质量的刚玉砖还在磁流體(tǐ)发電(diàn)的热风炉上应用(yòng)。

氧化铝空心球制品和氧化铝纤维制品属高温节能(néng)型产品。由于其體(tǐ)积密度小(xiǎo)，导热系数低，是节能(néng)、降耗的理(lǐ)想炉衬材料。

氧化铝精密陶瓷可(kě)制成冶炼或提纯有(yǒu)色、稀有(yǒu)、贵金属用(yòng)的坩埚和垫片、高温炉管、热電(diàn)偶保护管和绝缘瓷管、激光管、整流器管、透明钠灯管、雷达天線(xiàn)罩、微波器件、钠-硫電(diàn)池壳、气體(tǐ)净化器以及火花(huā)塞等。

用(yòng)氧化铝陶瓷制成的耐磨、耐腐蚀材料，有(yǒu)金属液體(tǐ)的过滤器、理(lǐ)化分(fēn)析用(yòng)的高温陶瓷、化工和纺织工业机械的零件，如密封圈、阀门、柱塞泵、石油化工的触媒载體(tǐ)等。

氧化铝陶瓷在原子能(néng)和平利用(yòng)上可(kě)以制成反应堆绝缘片，在生物(wù)工程上可(kě)以制成人造关节、人造牙齿等。

由于刚玉质材料的硬度非常大，仅次于金刚石，是一种很(hěn)好的耐磨材料，可(kě)以制成各种切磨工具、磨料、拉丝模、化纤导丝塔轮、磨样机的磨盘、耐磨耐高温轴承、球磨衬罐和研磨介质球、喷砂嘴及高温烧嘴等。

（二）氧化镁（方镁石）特种耐火材料

氧化镁（方镁石）是高荷重软化温度、低蠕变的碱性耐火材料。虽然它的熔点很(hěn)高，达2800℃,但易于在还原气氛中挥发，使用(yòng)温度只能(néng)达到2000℃。它是超高温窑炉的良好结构材料，也是用(yòng)于工频炉、中频炉及高频加热炉的良好炉衬材料。高纯镁砖可(kě)做磁流體(tǐ)发電(diàn)的通道炉衬材料。

氧化镁陶瓷制品可(kě)制成有(yǒu)色、稀有(yǒu)金属及贵金属冶炼、提纯用(yòng)的氧化镁坩埚，高温炉管、超高温钨铼热電(diàn)偶保护管、绝缘瓷珠等。

（三）氧化锆特种耐火材料

氧化锆是酸性耐火材料，熔点為(wèi)2650℃。由于其高温化學(xué)稳定性好，使用(yòng)温度可(kě)达2400℃，可(kě)作真空炉、钼丝炉、燃气炉、中高频電(diàn)炉、单晶炉等高温炉衬材料。在冶金工业用(yòng)做连铸用(yòng)定径水口、水平连铸的分(fēn)离环。在单晶炉中可(kě)制成保温罩和炉衬等。

氧化锆空心球和氧化锆纤维制品是目前氧化物(wù)当中的保温节能(néng)炉衬材料。在高温炉上不仅做保温隔热材料，而且还可(kě)直接作為(wèi)炉衬材料。

氧化锆高温陶瓷制品可(kě)制成冶炼有(yǒu)色、稀有(yǒu)金属、贵金属的坩埚，以及高温炉管和热電(diàn)偶保护管等。还可(kě)制成烟道、钢水等高温液體(tǐ)的定氧和测温的固體(tǐ)電(diàn)解质、陶瓷绝热发动机及其零件、磁流體(tǐ)发電(diàn)用(yòng)電(diàn)绝缘片、喷气式飞机、导弹的绝缘和烧蚀材料、火箭的烧嘴、宇宙飞船的前锥體(tǐ)、鼻锥等。

氧化锆高温陶瓷还可(kě)以制成拉丝模、刀(dāo)具、弹簧、高温轴承、耐磨垫片、耐腐蚀泵零件以及研磨介质球等。

氧化锆特种耐火材料还可(kě)以制成高温電(diàn)炉的发热體(tǐ)、热敏電(diàn)阻、煤气传感器及喷涂料和浇注料等不定形耐火材料。

（四）其他(tā)氧化物(wù)（BeO、CaO、ThO2、CeO、SiO2）等特种耐火材料

氧化铍是一种碱性特种耐火材料，特别是热导率大、抗热震性好、导電(diàn)率低的材料，它具有(yǒu)良好的核性质，如对中子减速能(néng)力强，对X射線(xiàn)有(yǒu)很(hěn)高的穿透力。但由于自身有(yǒu)很(hěn)大的毒性，所以在生产和应用(yòng)上受到制约。可(kě)用(yòng)以制作冶炼稀有(yǒu)金属和高纯金属Be、Pt、V的容器，原子反应堆的中子减速剂和反辐射材料，電(diàn)子工业用(yòng)做高频、绝缘、散热器件等。

氧化钙也是一种碱性特种耐火材料。虽然其熔点很(hěn)高，但易水化产生粉化现象，在应用(yòng)上受到很(hěn)大的限制。制品可(kě)作熔炼白金、超纯铀和有(yǒu)色金属的坩埚、喷射冶金用(yòng)的特种耐火材料。

氧化钍特种耐火材料，虽熔点很(hěn)高為(wèi)3050℃，使用(yòng)温度可(kě)达2700℃，但有(yǒu)放射性。可(kě)做冶炼金属铀、锇、铑、镭的坩埚，做原子反应堆的核燃料，还可(kě)以制作超高温電(diàn)炉的发热元件。

氧化铈特种耐火材料，虽然熔点很(hěn)高，但易被还原。其制品可(kě)做熔炼稀土金属的容器、低電(diàn)阻半导體(tǐ)器件，也可(kě)做研磨材料。

氧化硅特种耐火材料，具有(yǒu)极低的線(xiàn)膨胀系数，抗热震性能(néng)极好。熔融石英制品在有(yǒu)色金属冶炼中可(kě)以作為(wèi)金属液體(tǐ)的输送管道，阀门和泵的内衬。熔融石英陶瓷制品可(kě)制成连铸用(yòng)長(cháng)水口砖和浸入式水口砖。

在化學(xué)工业中，用(yòng)石英材料做耐酸、耐蚀的容器与反应器的内衬材料。在玻璃工业中做熔池砖、拱门流环、柱塞和热修材料。

难熔化合物(wù)特种耐火材料的应用(yòng)

（一）碳及碳化物(wù)制品

碳或石墨制品广泛应用(yòng)于冶金工业，其中以高炉炭砖用(yòng)量，如高炉炉底、炉缸、炉腹等。炭砖还用(yòng)于铝電(diàn)解槽、電(diàn)石炉、铁合金炉、電(diàn)镀工业的酸洗槽、造纸工业的溶解槽、化學(xué)工业的反应槽及贮槽、石油化工工业的高压釜等。

石墨块和石墨電(diàn)极在炼钢、電(diàn)解铝、電(diàn)解镁、電(diàn)解镍及電(diàn)熔耐火材料等各种工业電(diàn)炉上作為(wèi)导電(diàn)的電(diàn)极材料使用(yòng)。由于碳或石墨制品的导電(diàn)性能(néng)很(hěn)好，还用(yòng)以制造碳质发热體(tǐ)。

碳化物(wù)的品种很(hěn)多(duō)，如SiC、B4C、ZrC、TiC、WC等。目前应用(yòng)较為(wèi)普遍的只有(yǒu)SiC、B4C、WC。

碳化硅及其制品由于具有(yǒu)很(hěn)多(duō)优异性能(néng)，应用(yòng)為(wèi)广泛，主要有(yǒu)三个方面：其一是用(yòng)于制造磨料、磨具；其二是用(yòng)于制造非金属電(diàn)阻发热體(tǐ)；其三是用(yòng)于制造特种耐火材料。碳化硅制品在冶金工业中做高炉炉衬材料；在有(yǒu)色金属（锌、铜、铝）冶炼中用(yòng)于蒸馏塔、電(diàn)解槽熔融金属管道、吸送泵、坩埚等；在電(diàn)瓷和陶瓷行业中可(kě)做隔燃窑的马弗罩、棚板、匣钵及其他(tā)窑具。碳化硅陶瓷可(kě)制成高温炉管、热電(diàn)偶管、辐射管、换热器管、陶瓷滚棒、绝热发动机及其零件、透平机叶片和密封环等。碳化硅制品是很(hěn)好的耐磨材料，可(kě)以制成造纸机零件、气流纺纱机喷嘴等。在化學(xué)工业中，可(kě)制成反应装置的管、泵、阀等各种零件。还可(kě)以制成碳化硅发热體(tǐ)、碳化硅纤维和晶须等。

碳化硼特种材料主要做磨料和磨具，亦可(kě)做熔炼金属、拉单晶的坩埚、水平连铸的分(fēn)离环、金属铸模、热電(diàn)偶套管及原子能(néng)反应堆的控制剂、减速剂以及核燃料的覆盖剂材料。

（二）氮化物(wù)特种耐火材料

氮化硅特种耐火材料。在冶金工业方面可(kě)做铸造容器、输送液态金属的管道、阀门、泵、热電(diàn)偶套管以及非金属冶炼的坩埚、舟皿和各种炉衬材料。利用(yòng)其耐热冲击性大，可(kě)制造火箭喷嘴、导弹喷管的衬垫材料和其他(tā)部件。在机械工业上可(kě)制成透平叶片、涡轮叶片、汽車(chē)发动机叶片。利用(yòng)其耐磨性能(néng)好的特点，可(kě)用(yòng)以制造轴承滚珠和滚柱、高速纺织机的瓷件及切磨材料。在建材陶瓷工业可(kě)制成高强度、高寿命的窑具、匣钵材料。由于氮化硅材料是電(diàn)绝缘體(tǐ)和介電(diàn)體(tǐ)，可(kě)用(yòng)作集成電(diàn)路的薄膜。

氮化硼特种耐火材料。由于对熔融金属等液體(tǐ)有(yǒu)很(hěn)高的耐蚀性、耐热性和耐热冲击性，可(kě)做各种熔液的容器，拉单晶的坩埚、热電(diàn)偶保护管和压力铸模等。由于氮化硼的電(diàn)绝缘性好，可(kě)做磁流體(tǐ)发電(diàn)装置和等离子气流炉的炉衬材料、高频電(diàn)绝缘材料、三极管、集成電(diàn)路用(yòng)的散热片和离子火箭的喷嘴等。氮化硼还可(kě)以做润滑剂和脱模剂，立方氮化硼制成的砂轮的耐磨性要超过用(yòng)金刚石制造的砂轮。

氮化铝特种耐火材料。由于氮化铝是很(hěn)好的耐侵蚀材料，可(kě)做熔炼金属的坩埚、脱模剂、保护管。在炼铝工业中做铝真空蒸镀用(yòng)的容器。高纯度氮化铝可(kě)做炼砷化镓和磷化镓等半导體(tǐ)的容器。