特種耐火材料的應(yīng)用領(lǐng)域

出于科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，在宇航、核能、冶金、電子、化工、建材、交通等行業(yè)對耐火材料不斷提出新的課題，使用條件愈來愈苛刻和特殊，普通耐火材料已滿足不了新的要求，只有具有耐高溫、抗腐蝕、髙溫化學(xué)和熱穩(wěn)定性好的特種耐火材料才能承擔(dān)這些重任，滿足使用要求。

特種耐火材料包涵的種類非常廣泛，主要有高熔點(diǎn)氧化物、高熔點(diǎn)非氧化物及由此衍生的復(fù)合化合物、金屬陶瓷、高溫涂層、高溫纖維及其增強(qiáng)材料。其中高熔點(diǎn)非氧化物通常稱難熔化合物，它又包括碳化物、氮化物、硼化物、硅化物及硫化物等。

下面，一一為大家講解。

氧化物特種耐火材料的應(yīng)用

（一）氧化鋁（剛玉）特種耐火材料

由于氧化鋁材料的制品高溫性能好，比價(jià)低，得到廣泛的應(yīng)用。

高純度、高密度、高性能的剛玉磚廣泛應(yīng)用在鋼廠的大型高爐、大型鋼包上，取得良好的效果。在大型合成氨裝置（30萬t）的二段爐、氣化爐上，在30萬t乙烯工程的裂解爐上使用，是的爐襯材料。

高熱穩(wěn)定性剛玉磚是特種材料和制品的燒成爐、鉬絲爐、鎢棒爐、擴(kuò)散爐、陶瓷金屬化爐、硅化鉬電爐等各種超高溫爐的爐襯材料。高質(zhì)量的剛玉磚還在磁流體發(fā)電的熱風(fēng)爐上應(yīng)用。

氧化鋁空心球制品和氧化鋁纖維制品屬高溫節(jié)能型產(chǎn)品。由于其體積密度小，導(dǎo)熱系數(shù)低，是節(jié)能、降耗的理想爐襯材料。

氧化鋁精密陶瓷可制成冶煉或提純有色、稀有、貴金屬用的坩堝和墊片、高溫爐管、熱電偶保護(hù)管和絕緣瓷管、激光管、整流器管、透明鈉燈管、雷達(dá)天線罩、微波器件、鈉-硫電池殼、氣體凈化器以及火花塞等。

用氧化鋁陶瓷制成的耐磨、耐腐蝕材料，有金屬液體的過濾器、理化分析用的高溫陶瓷、化工和紡織工業(yè)機(jī)械的零件，如密封圈、閥門、柱塞泵、石油化工的觸媒載體等。

氧化鋁陶瓷在原子能和平利用上可以制成反應(yīng)堆絕緣片，在生物工程上可以制成人造關(guān)節(jié)、人造牙齒等。

由于剛玉質(zhì)材料的硬度非常大，僅次于金剛石，是一種很好的耐磨材料，可以制成各種切磨工具、磨料、拉絲模、化纖導(dǎo)絲塔輪、磨樣機(jī)的磨盤、耐磨耐高溫軸承、球磨襯罐和研磨介質(zhì)球、噴砂嘴及高溫?zé)斓取?/p>

（二）氧化鎂（方鎂石）特種耐火材料

氧化鎂（方鎂石）是高荷重軟化溫度、低蠕變的堿性耐火材料。雖然它的熔點(diǎn)很高，達(dá)2800℃,但易于在還原氣氛中揮發(fā)，使用溫度只能達(dá)到2000℃。它是超高溫窯爐的良好結(jié)構(gòu)材料，也是用于工頻爐、中頻爐及高頻加熱爐的良好爐襯材料。高純鎂磚可做磁流體發(fā)電的通道爐襯材料。

氧化鎂陶瓷制品可制成有色、稀有金屬及貴金屬冶煉、提純用的氧化鎂坩堝，高溫爐管、超高溫鎢錸熱電偶保護(hù)管、絕緣瓷珠等。

（三）氧化鋯特種耐火材料

氧化鋯是酸性耐火材料，熔點(diǎn)為2650℃。由于其高溫化學(xué)穩(wěn)定性好，使用溫度可達(dá)2400℃，可作真空爐、鉬絲爐、燃?xì)鉅t、中高頻電爐、單晶爐等高溫爐襯材料。在冶金工業(yè)用做連鑄用定徑水口、水平連鑄的分離環(huán)。在單晶爐中可制成保溫罩和爐襯等。

氧化鋯空心球和氧化鋯纖維制品是目前氧化物當(dāng)中的保溫節(jié)能爐襯材料。在高溫爐上不僅做保溫隔熱材料，而且還可直接作為爐襯材料。

氧化鋯高溫陶瓷制品可制成冶煉有色、稀有金屬、貴金屬的坩堝，以及高溫爐管和熱電偶保護(hù)管等。還可制成煙道、鋼水等高溫液體的定氧和測溫的固體電解質(zhì)、陶瓷絕熱發(fā)動機(jī)及其零件、磁流體發(fā)電用電絕緣片、噴氣式飛機(jī)、導(dǎo)彈的絕緣和燒蝕材料、火箭的燒嘴、宇宙飛船的前錐體、鼻錐等。

氧化鋯高溫陶瓷還可以制成拉絲模、刀具、彈簧、高溫軸承、耐磨墊片、耐腐蝕泵零件以及研磨介質(zhì)球等。

氧化鋯特種耐火材料還可以制成高溫電爐的發(fā)熱體、熱敏電阻、煤氣傳感器及噴涂料和澆注料等不定形耐火材料。

（四）其他氧化物（BeO、CaO、ThO2、CeO、SiO2）等特種耐火材料

氧化鈹是一種堿性特種耐火材料，特別是熱導(dǎo)率大、抗熱震性好、導(dǎo)電率低的材料，它具有良好的核性質(zhì)，如對中子減速能力強(qiáng)，對X射線有很高的穿透力。但由于自身有很大的毒性，所以在生產(chǎn)和應(yīng)用上受到制約?？捎靡灾谱饕睙捪∮薪饘俸透呒兘饘貰e、Pt、V的容器，原子反應(yīng)堆的中子減速劑和反輻射材料，電子工業(yè)用做高頻、絕緣、散熱器件等。

氧化鈣也是一種堿性特種耐火材料。雖然其熔點(diǎn)很高，但易水化產(chǎn)生粉化現(xiàn)象，在應(yīng)用上受到很大的限制。制品可作熔煉白金、超純鈾和有色金屬的坩堝、噴射冶金用的特種耐火材料。

氧化釷特種耐火材料，雖熔點(diǎn)很高為3050℃，使用溫度可達(dá)2700℃，但有放射性?？勺鲆睙捊饘兮?、鋨、銠、鐳的坩堝，做原子反應(yīng)堆的核燃料，還可以制作超高溫電爐的發(fā)熱元件。

氧化鈰特種耐火材料，雖然熔點(diǎn)很高，但易被還原。其制品可做熔煉稀土金屬的容器、低電阻半導(dǎo)體器件，也可做研磨材料。

氧化硅特種耐火材料，具有極低的線膨脹系數(shù)，抗熱震性能極好。熔融石英制品在有色金屬冶煉中可以作為金屬液體的輸送管道，閥門和泵的內(nèi)襯。熔融石英陶瓷制品可制成連鑄用長水口磚和浸入式水口磚。

在化學(xué)工業(yè)中，用石英材料做耐酸、耐蝕的容器與反應(yīng)器的內(nèi)襯材料。在玻璃工業(yè)中做熔池磚、拱門流環(huán)、柱塞和熱修材料。

難熔化合物特種耐火材料的應(yīng)用

（一）碳及碳化物制品

碳或石墨制品廣泛應(yīng)用于冶金工業(yè)，其中以高爐炭磚用量，如高爐爐底、爐缸、爐腹等。炭磚還用于鋁電解槽、電石爐、鐵合金爐、電鍍工業(yè)的酸洗槽、造紙工業(yè)的溶解槽、化學(xué)工業(yè)的反應(yīng)槽及貯槽、石油化工工業(yè)的高壓釜等。

石墨塊和石墨電極在煉鋼、電解鋁、電解鎂、電解鎳及電熔耐火材料等各種工業(yè)電爐上作為導(dǎo)電的電極材料使用。由于碳或石墨制品的導(dǎo)電性能很好，還用以制造碳質(zhì)發(fā)熱體。

碳化物的品種很多，如SiC、B4C、ZrC、TiC、WC等。目前應(yīng)用較為普遍的只有SiC、B4C、WC。

碳化硅及其制品由于具有很多優(yōu)異性能，應(yīng)用為廣泛，主要有三個(gè)方面：其一是用于制造磨料、磨具；其二是用于制造非金屬電阻發(fā)熱體；其三是用于制造特種耐火材料。碳化硅制品在冶金工業(yè)中做高爐爐襯材料；在有色金屬（鋅、銅、鋁）冶煉中用于蒸餾塔、電解槽熔融金屬管道、吸送泵、坩堝等；在電瓷和陶瓷行業(yè)中可做隔燃窯的馬弗罩、棚板、匣缽及其他窯具。碳化硅陶瓷可制成高溫爐管、熱電偶管、輻射管、換熱器管、陶瓷滾棒、絕熱發(fā)動機(jī)及其零件、透平機(jī)葉片和密封環(huán)等。碳化硅制品是很好的耐磨材料，可以制成造紙機(jī)零件、氣流紡紗機(jī)噴嘴等。在化學(xué)工業(yè)中，可制成反應(yīng)裝置的管、泵、閥等各種零件。還可以制成碳化硅發(fā)熱體、碳化硅纖維和晶須等。

碳化硼特種材料主要做磨料和磨具，亦可做熔煉金屬、拉單晶的坩堝、水平連鑄的分離環(huán)、金屬鑄模、熱電偶套管及原子能反應(yīng)堆的控制劑、減速劑以及核燃料的覆蓋劑材料。

（二）氮化物特種耐火材料

氮化硅特種耐火材料。在冶金工業(yè)方面可做鑄造容器、輸送液態(tài)金屬的管道、閥門、泵、熱電偶套管以及非金屬冶煉的坩堝、舟皿和各種爐襯材料。利用其耐熱沖擊性大，可制造火箭噴嘴、導(dǎo)彈噴管的襯墊材料和其他部件。在機(jī)械工業(yè)上可制成透平葉片、渦輪葉片、汽車發(fā)動機(jī)葉片。利用其耐磨性能好的特點(diǎn)，可用以制造軸承滾珠和滾柱、高速紡織機(jī)的瓷件及切磨材料。在建材陶瓷工業(yè)可制成高強(qiáng)度、高壽命的窯具、匣缽材料。由于氮化硅材料是電絕緣體和介電體，可用作集成電路的薄膜。

氮化硼特種耐火材料。由于對熔融金屬等液體有很高的耐蝕性、耐熱性和耐熱沖擊性，可做各種熔液的容器，拉單晶的坩堝、熱電偶保護(hù)管和壓力鑄模等。由于氮化硼的電絕緣性好，可做磁流體發(fā)電裝置和等離子氣流爐的爐襯材料、高頻電絕緣材料、三極管、集成電路用的散熱片和離子火箭的噴嘴等。氮化硼還可以做潤滑劑和脫模劑，立方氮化硼制成的砂輪的耐磨性要超過用金剛石制造的砂輪。

氮化鋁特種耐火材料。由于氮化鋁是很好的耐侵蝕材料，可做熔煉金屬的坩堝、脫模劑、保護(hù)管。在煉鋁工業(yè)中做鋁真空蒸鍍用的容器。高純度氮化鋁可做煉砷化鎵和磷化鎵等半導(dǎo)體的容器。