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耐火材料行业动态

新型陶瓷材料发展方向及其对耐火材料的影响

陶瓷材料以其耐腐蚀、耐磨损、高温性能优异而得到广泛应用,是一种潜在的能替代金属材料而用于苛刻环境的高性能材料。但是,由于陶瓷材料所固有的脆性,限制了它的实际应用范围。随着科学技术的不断进步,新型陶瓷材料有了新的发展方向。

晶须增强陶瓷复合材料

陶瓷晶须是指直径很小的单晶体纤维。一般其长度为直径的数百倍,通常采用气相法生长。晶须的缺陷很少,所以其机械强度很高,抗拉强度可以接近纯晶体的理论强度。晶须的强度与其粗细密切相关,晶须越粗,强度越低,所以晶须的直径越小越好。由于晶须兼有高强度、低密度、耐热等特点,常作为增强材料。常用的晶须有Al2O3晶须、SiC和Si3N4晶须、石墨晶须等。晶须增强是改善陶瓷材料高温力学性能和热震稳定性的有效手段。

纳米陶瓷复合材料

纳米陶瓷复合材料是在80年代中期发展起来。纳米陶瓷复合材料一般可分为三类:晶粒内、晶粒间纳米复合材料以及纳米/纳米复合材料。前两类纳米复合材料的纳米级粒子主要弥散于基体晶粒内或基体晶粒间,其目标主要是改善高温力学性能。而纳米/纳米复合材料则是由纳米级分散体和基体晶粒构成,目的在于使陶瓷增加某些新的功能,如可加工性和超塑性。纳米陶瓷复合材料的晶粒尺寸、晶界宽度、第二相分布、气孔及缺陷尺寸等都只限于100nm量级的水平,晶粒尺寸的减小将使材料的力学性能成倍提高。

性能渐变陶瓷复合材料

性能渐变复合材料的组成是从一面到另一面逐渐变化的,组成的变化引起材料性能(或功能)的逐渐变化,这种材料即所谓的性能渐变材料(日本称其为倾斜功能材料),它是日本 80 年代中期开发的新材料。性能渐变材料是一种热应力缓和型材料,它是为实际应用中要求材料一面耐热且抗氧化,而另一面(冷面)又要具备韧性,并应能缓解和承受热应力而开发出的,有别于传统均质复合材料的一种新概念材料。

对耐火材料工业的影响

陶瓷材料发展的新方向对耐火材料工业也有着重要的影响,如纤维增强浇注料、碳纤维增强镁碳砖、超细粉在耐火材料中的应用、两级或多级直接复合功能耐火材料的生产与制备等,正是借助了陶瓷材料的发展技术。

此外,随着高温工业的技术进步,对高性能耐火制品的需要更加迫切,一些功能耐火材料也是采用高性能陶瓷材料的生产技术,对原料、配比及生产设备都提出了更高的要求。生产出的耐火制品一般都具有优异的性能,如连铸用的功能耐火材料、复吹转炉用的供气元件、钢水精炼用的过滤器等。这些功能耐火材料虽然均采用了高性能陶瓷材料的先进生产技术,但都结合耐火材料的某些特殊要求进行了改进,有其技术独特性。


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