使用放散式高溫制作耐火材料

   在目前應(yīng)用的各種不同類(lèi)型的耐火材料中使用廣泛的為一般組成的莫來(lái)石xSiO2－yAl2O3，其中莫來(lái)石含量為當(dāng)前采用自擴(kuò)散式高溫合成方法有可能制成此類(lèi)組成的莫來(lái)石。采用自擴(kuò)散式高溫合成法制造的SiC和Al2O3基耐火材料從實(shí)踐的角度來(lái)看，為了制造建筑用的不同產(chǎn)品，特別愿意選擇混合物的自擴(kuò)散式高溫合成方法，其組成中包括SiO2，因?yàn)樗谴蠖鄶?shù)天然原料和建材廢料的基本組成部分。根據(jù)耐火材料的用途和工作條件的不同，以及在自擴(kuò)散式高溫合成的制度下，須有根據(jù)地選擇原料組份。對(duì)于含有二氧化硅、三氧化二鋁和碳黑的混合物以燃燒法進(jìn)行合成時(shí)，主要取決于原料試劑的重量百分比、粒度，以及按下式進(jìn)行燃燒的條件：燃燒終產(chǎn)物可能為：莫來(lái)石、三氧化二鋁、剛玉（洛氏硬度約為90）和堅(jiān)硬碳化硅顆粒，后者為燃燒時(shí)相應(yīng)組份發(fā)生反應(yīng)的產(chǎn)物。在高溫下進(jìn)行工作及受到侵蝕性介質(zhì)作用的條件下，碳化硅可以提高復(fù)合材料的抗沖刷性和抗侵蝕性。碳化硅顆粒也具有較高的硬度（30000GPa）。碳化硅耐火材料也具有較高的電導(dǎo)率、熱導(dǎo)率、抗熱震性和抗磨損性。該材料不被有色金屬潤(rùn)濕，具有較高的常溫機(jī)械強(qiáng)度和高溫機(jī)械強(qiáng)度，能較好地抗酸性渣的侵蝕。這一性能及加熱時(shí)不與硅酸鋁類(lèi)耐火材料發(fā)生反應(yīng)，對(duì)于冶金及自擴(kuò)散式高溫合成技術(shù)來(lái)說(shuō)，碳化硅耐火材料是制造各種復(fù)合材料的有發(fā)展前途的材料。

   當(dāng)有一定殘存數(shù)量的未參與反應(yīng)的碳黑存在時(shí)，可以于650℃進(jìn)行退火30min使之消除。對(duì)冶金爐及焦?fàn)t等熱工窯爐進(jìn)行筑爐或維修時(shí)，適宜的砌筑膠泥及涂抹料為克分子比SiO2∶Al∶C＝5∶3∶1的復(fù)合材料混合物。此種涂抹料配料的獨(dú)特性能為：它與材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)析出大量的熱量，能使磚砌體牢固地粘結(jié)成為一個(gè)整體結(jié)構(gòu)。就化學(xué)成分、物理機(jī)械性能及熱工性能而言，所形成的磚縫的性能與爐襯磚的性能近似。各種料在球磨機(jī)中混合4h.研磨球體的材質(zhì)為陶瓷球。在所有的情況下，SiO2／Al／C的克分子比均為5／3／1，而在方案2中還研究了配料的不同化學(xué)計(jì)量組成的影響。混合之后，利用電子顯微鏡在不同的放大倍數(shù)下研究了制備好的料的質(zhì)量。

   根據(jù)峰值的狀態(tài)可以評(píng)估所研究的原料混合物中發(fā)生的過(guò)程。通常認(rèn)為，在吸熱過(guò)程中微分曲線為下垂的零位線，而在放熱過(guò)程中的該曲線為上升的零位線。吸熱過(guò)程可表示混合物的干燥和所研究組份的熔化。放熱過(guò)程通常與組份的氧化及析熱的自擴(kuò)散式高溫合成反應(yīng)有關(guān)。熱效應(yīng)可用與試樣轉(zhuǎn)化的熱效應(yīng)成正比的面積及與熱導(dǎo)率成反比的面積、振幅、熱效應(yīng)開(kāi)始的溫度、其大值及終止值來(lái)表示。峰值的形式取決于加熱速度（慢速加熱時(shí)，峰值為圓形而且較寬，快速加熱時(shí)為尖銳形），以及取決于所用材料的數(shù)量（數(shù)量少時(shí)峰值則呈光銳形）。

   按照差熱分析曲線來(lái)確定過(guò)程的熱效應(yīng)的準(zhǔn)確值是困難的，因?yàn)槭艿角€走向的不同因素的影響。因此，為對(duì)混合物試樣的質(zhì)量水平做比較，該方法是方便的。差熱分析的主要缺點(diǎn)是測(cè)定結(jié)果受到儀表的結(jié)構(gòu)及試樣準(zhǔn)備條件的制約，因而用數(shù)量表示所研究的過(guò)程是困難的。通過(guò)在空氣中將試樣加熱至1000℃，并隨后測(cè)定其強(qiáng)度和重量變化的方法來(lái)評(píng)估耐火材料的抗氧化性。自擴(kuò)散式高溫合成反應(yīng)的實(shí)施試驗(yàn)表明，通過(guò)燃燒的方法進(jìn)行合成只有在溫度約高于2000K時(shí)才能達(dá)到穩(wěn)定。在所有的情況下，保證燃燒法合成達(dá)到穩(wěn)定的簡(jiǎn)便的方法是利用外界能源來(lái)預(yù)熱混合物以提高燃燒溫度。

   結(jié)論有效的高溫材料和隔熱材料的生產(chǎn)和合理的應(yīng)用，可以保證降低熱工窯爐結(jié)構(gòu)用材料的消耗量和散熱損失。因此，為了制造耐火材料和隔熱材料，特別注意到由SiO2、Al2O3和碳黑組成的細(xì)粉混合物。為了制造質(zhì)材料，開(kāi)展了一系列的研究工作，從而對(duì)原料細(xì)粉組成的選擇及制品的質(zhì)量進(jìn)行評(píng)估。本課題的科研工作是在為創(chuàng)立陶瓷材料的透氣性結(jié)構(gòu)，以制造供凈化液體和氣體、保溫材料和耐火材料用新一代構(gòu)件的物理化學(xué)規(guī)律性的框架內(nèi)進(jìn)行。