板状刚玉在耐火材料中的性能和应用
板状刚玉在耐火材料中的性能和应用
G.W.Kriechbaum1), https://www.wendangku.net/doc/8810676131.html,urich1), G.MacZura2), Ken Moody2), T. Yamamoto3), U.Mattos4)
1) Alcoa Chemie Bad Homburg, Germany
2) Alcoa Industrial Chemicals Pittsburgh, U.S.A.
3) Alcoa Kasei Ltd. Tokyo, Japan
4) Alcoa do Brazil Sao Paulo, Brazil
1简介
40年以来，板状刚玉已广泛应用于钢铁、铸造、石化和陶瓷用高性能耐火材料。板状刚玉因其高的耐火度、优异的抗热震性、抗蠕变性和耐磨性，而成为主导的合成高纯氧化铝骨料。尽管耐火材料的整体消耗量急剧下降，尤其是在钢铁制造上的应用，但是板状刚玉的使用不仅相对增长了，而且是绝对增长了。连铸的引入，不定形耐火材料比例的稳定增加，以及优质钢的猛烈趋势都是板状刚玉基耐火材料发展的动力。本文的目的是描述板状刚玉的典型性能，与其他合成高铝骨料相比结果怎样，以及它的典型应用。也会介绍板状刚玉与尖晶石和无钙结合剂共同使用的最新进展。
2 性能
板状刚玉是致密的、完全收缩的、烧结的α-Al2O3，由50-400μm的晶粒构成骨料结构。板状刚玉因其晶粒形状像板子而得名。在稍低于熔融温度下快速煅烧超细α-Al2O3料球制备板状刚玉。热处理后，破碎或碾磨18-20mm的料球得到各种尺寸的板状刚玉，见表1a。
表1a 常见的板状刚玉尺寸
开尺寸闭尺寸
-1/4",-6目，,-8目，,-14目，,-28目，,-48目，,-60目，,-100目，-325目Li，-325目Std，-20μm 1/2-1/4",3/8-1/4",，3-6目，1/4"-8目，6-10目，8-14目，14-28目，28-48目，48-200目
表1b总结了板状刚玉的性能。看它的化学组分，高纯是很重要的，典型的氧化铝含量大于99.4%。氧化铝有粗颗粒，也有小至-325目（等于公制的-44μm）的细粉。板状刚玉的主要杂质是氧化钠，典型值是0.2-0.4%。
表1b 板状刚玉的典型性能
化学组成 -6目 -325目
Al2O3，% ＞99.4 ＞99.4
SiO，% 0.01-0.02 0.030-0.05
溶铁，% 0.002 0.01-0.04
Fe2O3总含量，% 0.05 0.06
Na2O，% 0.2-0.4 0.3-0.42
CaO，% 0.03-0.07 0.05-0.09
TiO2，% 0.003 0.003
物理性能
BSG，g/cm3 3.56
ASG，g/cm3 3.65
开气孔率，% 2-4
闭气孔率，% 6-8
总气孔率，% 8-10
对于优异的高温性能来说，刚玉中氧化硅、氧化铁和氧化钛的低含量是非常重要的。溶酸铁的超低含量（典型值是小于0.002%）对于磷酸盐结合耐火材料是非常重要的。对比烧结板状刚玉和其他合成高铝骨料，例如电熔白刚玉，发现最大的差别在于具有较细尺寸的杂质含量。这会引起巨大的性能差异，尤其是高温性能。较高的杂质含量以较细的尺寸引入，会大大降低高温体积稳定性和抗蠕变性。
对比电熔白刚玉和板状刚玉的气孔率，能看到巨大的差异。尽管两种骨料的总气孔率一样，但晶粒气孔有显著差别。
电熔晶粒的开口气孔率是烧结晶粒的2-3倍。电熔氧化铝的大部分气孔由大的开口气孔构成，而板状刚玉有超过一半的气孔是闭口气孔。高比例的闭口气孔对于高的抗热震性是很必要的，这是板状刚玉的典型特征。图1和图2是热震试验结果，挑选尺寸为5mm，接近等轴的300个晶粒来进行试验。300个晶粒等分为三份，分别在20℃和1300℃之间进行热循环10次、20次和30次，记录未破坏的颗粒数。从未破坏颗粒中选择30个，测量耐压强度。从这个试验观察到了烧结刚玉和电熔刚玉之间的很有意思的差别。板状刚玉表现出高的抗热震性和高的强度。扫描电镜照片显示板状刚玉晶粒表面不像电熔刚玉晶粒的表面那样光滑，比较粗糙，有浅的半球形气孔。这种表面结构促进了它与基质的反应和机械互锁，从而提高了耐火材料的强度。
表2 在CAL TAB 315A中电熔白刚玉和T-64板状刚玉的性能
组分板状刚玉电熔白刚玉
骨料
-3+6目
-6+14目
-14+28目
-28+48目
-48+200目
-100目
-325目
总质量百分数，% 75 75
煅烧活性氧化铝
A17NE 5 5
CT3000SG 5 5
CA水泥
CA-25CG 15
SECAR80 15
加水量，% 7.0 7.8
浇注建议VSBIH SBIH
可施工时间，min 30 41
体积密度，110℃干燥，g/cm3 2.84 2.78
抗折强度，N/mm2
815℃煅烧11.4 9.5
1232℃煅烧12.1 4.8
热态抗折强度，N/mm2，保
温16小时
1400℃15.1 14.1
1500℃16.9 11.8
表2列出了两种浇注料的性能，一种是板状刚玉基，另一种是电熔白刚玉基的。在这个试验中，两种浇注料使用的水泥不同。在1232℃煅烧后，板状刚玉基浇注料的抗折强度是12.1 N/mm2，电熔白刚玉基浇注料的抗折强度是4.8 N/mm2，这之间的显著差别或许证明了前面提到的骨料和基质之间结合系统得不同。
图3是Davidson和Willshee[1]在1550℃和0.67 N/mm2条件下对莫来石砖蠕变的研究。莫来石基板状刚玉砖的优异蠕变性能使这些配方达到了烧箱和窑具的工业标准。
板状工业的主要性能如下：
高纯（Al2O3＞99.4%）；
晶体极高的硬度；
低的开口气孔率和2-3倍高的闭气孔率；
高的颗粒堆积密度，3.55-3.6g/cm3；
高熔点＞2000℃；
化学惰性；
好的抗热震性；
优异的体积稳定性；
微裂纹的存在； 高的单晶粒强度。
3 板状刚玉的主要应用领域
上述的板状刚玉的性能在耐火材料领域的有许多应用。主要应用于钢铁工业。板状刚玉是高铝砖和不定形衬的含90-100%氧化铝的理想材料。表3列出了板状刚玉的主要应用领域。板状刚玉适用于陶瓷、化学和水结合基质。板状刚玉可以单独和结合系统使用，也可以和煅烧和/或活性氧化铝一起使用。因为板状刚玉，即使是细粉，也表现出极高的纯度，所以它可以用来提高较低氧化铝骨料的性能，例如铝矾土和电熔棕刚玉，使用这些骨料的粗颗粒和板状刚玉的中颗粒和细粉。前面已经提到过，板状刚玉消耗的增加主要来自于钢铁的连铸。尤其对于滑板、浸渍管和水口，使用板状刚玉是工业标准的要求。
表3 板状刚玉的应用领域
石化 催化剂转送线 再生容器 滑阀 垃圾焚烧炉 窑具 铁水过滤器
钢铁 喷枪 钢包衬 滑板阀和水口 长水口/浸入式水口 冲击板 出钢口浇注料 铁水沟 鱼雷罐衬 透气砖，座砖 挡渣墙，挡渣堰
烧箱
4 板状刚玉/尖晶石的新发展
日本已经发现向水泥结合板状刚玉耐火材料中加入20-30%的富铝尖晶石能显著提高抗渣侵蚀性。因为富铝尖晶石在全球非常普遍[4]，这一概念引起了板状刚玉更多新的应用。尤其是钢包的不定形衬促使了板状刚玉在未来的使用。最近发表的文献[5]表明，尖晶石能把水泥结合的水泥板状刚玉浇注料在1500℃下的热态抗折强度提高到22 N/mm 2。要注意到很重要的一点，即使使用15%的水泥也没有降低高温性能。考虑到水泥含量较低的浇注料的高温抗折强度会降低一个量级，不能看出这些发现会对未来的耐火材料技术产生很大的影响。可能能使用一些浇注料，它的水泥含量较高且热态性能高于超低水泥浇注料，还没有ULCC 已知的可重复性的缺点。有趣的是在尖晶石板状刚玉浇注料中加入2%的硅微粉就能使1500℃下的热态抗折强度降低到1 N/mm 2以下。
5 板状刚玉-Alphabond
因为水泥结合氧化铝系统在富二氧化硅的渣环境下有一些局限性，所以开发了纯氧化铝基结合剂的
Alphabond系统。主要化学组分是氧化铝，含有杂质CaO（0.1%）、SiO2（0.2%）、Na2O（0.5%）和水（≤9）。它可以像普通的铝酸钙水泥来对待。这个系统可以单独使用，也可以和硅微粉一起使用。表4是Alphabond结合的浇注料和相似的水泥结合浇注料的性能的对比。
表4 CA水泥和Alphabond 100结合的CALTAB605浇注料的对比
CAA浇注料 ABA浇注料 CAS浇注料 ABS浇注料
板状刚玉，%
6-10目，% 16 16 16 16
8-14目，% 12 12 12 12
14+28目，% 12 12 12 12
28+48目，% 15 15 15 15
48+200目，% 10 10 10 10
-100目，% 10 10 10 10
-325 LI目，% 10 10 10 10
A 17 NE，% 5 5 5 5
CT 3000 SG，% 5 5
硅灰，% 5 5 Alphabond 100，% 5
CA-25 CG，% 5 5
浇注需水量，% 6.0 5.4 6.0 5.4
施工时间，min 28 44 20 65
抗折强度，N/mm2
1.95 3.5
空气中养护24小时 5.8
潮湿环境养护24小时 2.1
110℃干燥24小时 5.9 14.3 5.8 10.2
816℃煅烧5小时7.5 3.5 12.0 10.8
1370℃煅烧5小时35 32 42 35
高温抗折强度，N/mm2
1500℃保温12小时9.2 3.5 0.5 6.1
永久线变化率，%
浇注到养护0.11 0.23 0.23 0.32 浇注到110℃干燥0.22 0.24 0.25 0.30
浇注到816℃煅烧0.26 0.32 0.31 0.36
浇注到1370℃煅烧0.36 0.74 0.74 0.40
体积密度，g/cm3
养护 2.97 3.04 2.90 2.99 110℃干燥 2.93 2.95 2.85 2.93
816℃煅烧 2.88 2.93 2.83 2.92
1370℃煅烧 2.93 2.98 2.83 2.92 新型的水结合系统能使耐火材料工业在水泥结合系统不能表现出最优性能的地方使用氧化铝浇注料。它再次证明了板状刚玉可以灵活应用于许多不同的领域。
参考文献：
1）G. Maczura in Alumina Chemicals Science and Technology Handbook. American Ceramic Society, Westerville Ohio 1990, p 109ff.
2) G. Maczura et al. in Proceedings of “The 2nd Int. Conf. on Ref” Nov. 10-13, 1987, Japan.
3) I. Ohishi, R. Ebizawa, Application of Alumina spinel Castable Refractories to Steel Ladle. Proc. UNITECR, Aachen Sep.91.
4) G. W. Kriechbaum, Ch. Wohrmeyer, G. Routschka. New Spinel Materials for Refractory linings in the Steel- Making Sector Proc. UNITECR, Aachen Sep.91
5) N. M. Cross, G. W. Kriechbaum, S. Munding. Industrial Minerals Conference on Refractories, June 16-17, 1993, Cheshire, UK.
耐火材料重点
第一章： 1耐火材料的定义；耐火度不小于1580℃的无机非金属 材料分类：按化学成份、矿物组成分类1）氧化硅质2）硅酸铝质3）氧化镁质4）刚玉质5）白云石质MgCa(CO3)2 6）尖晶石质Fe2MgO4 7）橄榄石质Mg2SiO4 8）碳质9）含锆质10）特殊耐火材料 按化学性质分类；1）酸性耐火材料2）中性耐火材料3）碱性耐火材料 3、按制造方法分类块状耐火材料;不定形耐火材料;烧制耐火材料;熔铸耐火材料。 4、按耐火度分类普通耐火材料（1580～1770℃）;高级耐火材料（1770～2000℃）;特级耐火材料（大于2000℃）。 按密度分：轻质(气孔率45%-85%)、重质 生产过程中的基本知识，如一般生产工艺流程：原料加工→配料→混练→（成型）→干燥→烧成（熔制）→（成型）→检验→成品， 配料（颗粒级配又称（粒度）级配，由不同粒度组成的物料中各级粒度所占的数量，用百分数表示。）混料使两种以上不均匀物料的成分和颗粒均匀化，促进颗粒接触和塑化的操作过程称为混练。等内容； 耐火材料行业存在的问题1）钢铁行业竞争激烈，面临更大的成本压力2洁净钢的生产对耐火材料提出更高要求，除了要求长寿还要对钢水无污染3）研发有待加强，4）应注意可持续发展战略。 存在的差距： 1、通常用耐火材料综合消耗指标来衡量一个国家的钢铁工业与耐火材料的发展水平，我国吨钢消耗水还较高。（见下表） 2、耐火材料生产装备落后，新技术推广慢 3、原料不精，高纯原料的生产有困难。， 发展趋势：当今耐火材料的发展，一极是不定形化，而另一极则是定形耐火材料的高级化，概括起来就是朝着高纯化、精密化、致密化和大型化。着重开发氧化物和非氧化物复合的耐火材料。等。 问题：1合计可用作耐火原料总数为4000余种，其中常用于工业生产的耐火原料只有100种。why? 除了考虑熔点外，还要看它在自然界中存在的数量及分布情况，即作为耐火原料还应该具有来源广，成本低廉。在地球岩石层中，硅酸盐+铝酸盐数量最大占86.5%。金属Pt的熔点为1772℃，可以用作耐火原料，但是太昂贵了 2留意“烧成”与“烧结”的区别！ 烧成是陶瓷、耐火材料制品烧成过程中最重要的物理、化学过程。所谓“烧结”，就是指坯体经过高温作用逐渐排出气孔而致密的过程。 第二章： 耐火材料的宏观结构、微观结构方面的知识， 如显微结构的类型；基质连续结构，主晶相连续结构；基质连续结构：液相数量较多或主晶相润湿性良好，主晶相被玻璃相包围起来，形成基质连续，主晶相不连续结构，如粘土砖。主晶相连续结构：液相数量较少或主晶相润湿不良，形成主晶相连续，基质不连续结构，如硅砖。 力学性能中抗折强度：材料单位面积所承受的极限弯曲应力，高温抗折强度：材料在高温下单位截面所能承受的极限弯曲应力、蠕变：材料在恒定的高温、恒定
关于耐火材料硅砖的介绍
关于耐火材料硅砖的介绍 暑假期间应学校教务处关于社会实践的要求，我和同寝室的高振东、魏珊珊同学一起在山西省阳泉市平定县社会高新福利耐火材料厂进行了为期十天的社会实践。该厂是以生产耐火材料硅砖为主的乡镇企业，我们的实践是以参观硅砖生产工艺流程为主展开的。经过十天的实践，我对耐火材料硅砖有了一个初步的认识，以下就是对耐火材料硅砖的介绍： 硅砖主要是由鳞石英、方石英以及少量残余石英和玻璃相组成的酸性耐火材料。其二氧化硅含量94%以上，真密度2. 35g/cm3，具有抗酸性渣侵蚀性能，较高的高温强度，荷重软化开始温度1620~1670℃，在高温下长期使用不变形，热震稳定性低（水中热交换1~4次）。以天然硅石为原料，外加适量矿化剂，以促进胚体中的石英转化为鳞石英，在还原气氛下经1350~1430℃缓慢烧成，加热到1450℃时约有1.5~2.2%的总体积膨胀，这种残余膨胀会使切缝密合，保证砌筑体有良好的气密性和结构强度。硅砖的矿相组成主要为鳞石英和方石英，还有少量石英和玻璃质。鳞石英、方石英和残存石英在低温下因晶型变化，体积有较大变化，因此硅砖在低温下的热稳定性很差。使用过程中,在800℃以下要缓慢加热和冷却，以免产生裂纹。所以不宜在 800℃以下有温度急变的窑炉上使用。 硅砖的性质和工艺过程同SiO2的晶型转化有密切关系，因此，真比重是硅砖的一个重要质量指标。一般要求在 2.38以下，优质硅砖应在 2.35以下。真比重小，反映砖中鳞石英和方石英数量多，残余石英量小，因而残余线膨胀小，使用中强度下降也少。二氧化硅有七个结晶型变体和一个非晶体变体。这些变体可分为两大类：第一类变体是石英、鳞石英和方石英，它们的晶型结构极不相同，彼此间转化很慢；第二类变体是上述变体的亚种──αβ和γ型，它们的结构相似，相互间转化较快。制造硅砖的原料为硅石。硅石原料的SiO2含量越高，耐火度也越高。最有害的杂质是Al2O3、K2O、Na2O等，它们严重地降低耐火制品的耐火度。硅砖以SiO2含量不小于96%的硅石为原料，加入矿化剂(如铁鳞、石灰乳)和结合剂（如糖蜜、亚硫酸纸浆废液），经混练、成型、干燥、烧成等工序制得。 硅砖主要用于炼焦炉的炭化室和燃烧室的隔墙、炼钢平炉的蓄热室和沉渣室、均热炉、玻璃熔窑的耐火材料和陶瓷的烧成窑等窑炉的拱顶和其他承重部位，也用于热风炉的高温承重部位和酸性平炉炉顶。 硅砖生产过程中产生的硅粉对人体的危害很大。粉尘对人体的危害程度取决于人体吸入的粉尘量、粉尘侵入途径、粉尘沉着部位和粉尘的物理、化学性质等因素，粉尘侵入呼吸系统后，会引发尘肺、肺粉尘沉着症、有机粉尘所致的肺部病变、呼吸系统肿瘤和局部刺激作用等病症，其中含游离二氧化硅的粉尘可引起矽肺病，对人体危害特别大。
耐火材料的六大使用性能
耐火材料的六大使用性能 耐火材料的使用性能是指耐火材料在高温下使用时所具有的性能。包括耐火度、荷重软化温度、重烧线变化、抗热震性、抗酸性、抗碱性、抗氧化性、抗水化性和抗CO侵蚀性等。 （一般）耐火度 耐火度是指耐火材料在无荷重时抵抗高温作用而不熔化的性质，用于表征耐火材料抵抗高温作用的性能。 耐火度与熔点不同，熔点是结晶体的液相与固相处于平衡时的温度。绝大多数耐火材料都是多相非均质材料，无一定熔点，其开始出现液相到完全熔化是一个渐变过程。在相当宽的高温范围内，固液相并存，固如欲表征某种材料在高温下的软化和熔融的特征，只能以耐火度来度量。因此，耐火度是多相体达到某一特定软化程度的温度。 耐火度是指耐火材料在无荷重时抵抗高温作用而不熔化的性质，用于表征耐火材料抵抗高温作用的性能。耐火度是判定材料能否作为耐火材料使用的依据。 国际标准化组织规定耐火度达到1500℃以上的无机非金属材料即为耐火材料。耐火度的意义与熔点不同，不能把耐火度作为耐火材料的使用温度。 （二）荷重软化温度
荷重软化温度是耐火材料在一定的重负荷和热负荷共同作用下达到某一特定压缩变形时的温度，是耐火材料的高温力学性质的一项重要指标，它表征耐火材料抵抗重负荷和高温热负荷共同作用下保持稳定的能力。 荷重软化温度是耐火材料在一定的重负荷和热负荷共同作用下达到某一特定压缩变形时的温度，是耐火材料的高温力学性质的一项重要指标，它表征耐火材料抵抗重负荷和高温热负荷共同作用下保持稳定的能力。耐火材料高温荷重变形温度是其重要的质量指标，因为它在一定程度上表明制品在与其使用情况相仿条件下的结构强度。决定荷重软化温度的主要因素是制品的化学矿物组成，同时也与制品的生产工艺直接相关 （三）重烧线变化（高温体积稳定性） 首先应当了解耐火材料的高温体积稳定性是指其在高温下长期使用时，制品外形体积或线度保持稳定而不发生永久变形的性能。对烧结制品，一般以制品在无重负荷作用下的重烧体积变化率或重烧线变化率来衡量。重烧体积变化也称残余体积变形，重烧线变化也称残余线变形。 耐火制品的重烧变形量对判别制品的高温体积稳定性，保证砌体的稳定性，减少砌体的缝隙，提高其密封性和耐侵蚀性，避免砌体整体结构的破坏，都具有重要意义。 耐火材料的高温体积稳定性是指其在高温下长期使用时，制品外形体积或线度保持稳定而不发生永久变形的性能。对烧结制品，一般以制品在无重负荷作用下的重烧体积变化率或重烧线变化率来衡量。重烧体积变化也称残余体积变形，重烧线变化也称残余线变形。耐火制品的重烧变形量对判别制品的高温体积稳定性，保证砌体的稳定性，减少砌体的缝隙，提高其密封性和耐侵蚀性，避免砌体整体结构的破坏，都具有重要意义。
《材料结构与性能》习题
《材料结构与性能》习题 第一章 1、一25cm长的圆杆，直径2.5mm，承受的轴向拉力4500N。如直径拉细成2.4mm，问： 1)设拉伸变形后，圆杆的体积维持不变，求拉伸后的长度； 2)在此拉力下的真应力和真应变； 3)在此拉力下的名义应力和名义应变。 比较以上计算结果并讨论之。 2、举一晶系，存在S14。 3、求图1.27所示一均一材料试样上的A点处的应力场和应变场。 4、一瓷含体积百分比为95%的Al2O3（E=380GPa）和5%的玻璃相（E=84GPa），计算上限及下限弹性模量。如该瓷含有5%的气孔，估算其上限及下限弹性模量。 5、画两个曲线图，分别表示出应力弛豫与时间的关系和应变弛豫和时间的关系。并注出：t=0,t=∞以及t=τε（或τσ）时的纵坐标。
6、一Al2O3晶体圆柱（图1.28），直径3mm，受轴向拉力F ，如临界抗剪强度τc=130MPa，求沿图中所示之一固定滑移系统时，所需之必要的拉力值。同时计算在滑移面上的法向应力。 第二章 1、求融熔石英的结合强度，设估计的表面能为1.75J/m2；Si-O的平衡原子间距为1.6×10-8cm；弹性模量值从60到75GPa。 2、融熔石英玻璃的性能参数为：E=73GPa；γ=1.56J/m2；理论强度。如材料中存在最大长度为的裂，且此裂垂直于作用力的方向，计算由此而导致的强度折减系数。 3、证明材料断裂韧性的单边切口、三点弯曲梁法的计算公式：
与 是一回事。 4、一瓷三点弯曲试件，在受拉面上于跨度中间有一竖向切口如图2.41所示。如果E=380GPa，μ=0.24，求KⅠc值，设极限载荷达50㎏。计算此材料的断裂表面能。 5、一钢板受有长向拉应力350 MPa，如在材料中有一垂直于拉应力方向的中心穿透缺陷，长8mm（=2c）。此钢材的屈服强度为1400MPa，计算塑性区尺寸r0及其与裂缝半长c的比值。讨论用此试件来求KⅠc值的可能性。 6、一瓷零件上有以垂直于拉应力的边裂，如边裂长度为：①2mm；② 0.049mm；③2μm，分别求上述三种情况下的临界应力。设此材料的断裂韧性为 1.62 MPa·m2。讨论诸结果。
耐火材料概论知识点总结
硅砖的应用：是焦炉、玻璃熔窑、高炉热风炉、硅砖倒焰窑和隧道窑、有色冶炼和酸性炼钢炉及其它一些热工设备的良好筑炉材料。 粘土质耐火材料的原料 软质粘土 生产过程中通常以细粉的形式加入，起到结合剂和烧结剂的作用。苏州土和广西泥是我国优质软质粘土的代表。 硬质粘土 通常以颗粒和细粉的形式加入，前者起到配料骨架的作用，后者参与基体中高温反应，形成莫来石等高温形矿物。 结合剂 水和纸浆废液 粘土质耐火材料制品原料来源丰富，制造工艺简单，产量很大，广泛用于各种工业窑炉和工业锅炉上。如隧道窑，加热炉和热处理炉等的全部或大部分炉体，排烟系统内衬用耐火材料，其中钢铁冶金系统是粘土质耐火材料制品的大用户，用于盛钢桶，热风炉、高炉、焦炉等使用温度在1350℃以下的高温部位。 铝矾土的加热变化 a. 分解阶段（400~1200℃） b 二次莫来石化阶段（1200~1400℃或1500℃） 二次莫来石化时发生约10%的体积膨胀 c. 重结晶烧结阶段（1400~1500℃）。 ? 高铝质耐材的应用 ? 由于高铝质耐火材料制品的优良性能，因而被广泛应用于高温窑炉一些受炉气、炉 渣侵蚀，温度高承受载荷的部位。例如高铝风口、热风炉炉顶、电炉炉顶等部位。 ? 硅线石族制品具有较高的荷重软化温度、热震稳定性好、耐磨性和抗侵蚀性优良， 因此适用于钢铁、化工、玻璃、陶瓷等行业，如用作烟道、燃烧室、炉门、炉柱、炉墙及滑板等。在高炉上，为确保内衬结构的稳定性、密封性，避免碱性物的侵入和析出，或风口漏风，在出铁口、风口部位，选择内衬大块型组合砖结构的硅线石族耐火材料，延长了使用寿命。 ? 莫来石制品的抗高温蠕变、抗热震性能力远远优于包括特等高铝砖在内的其它普通 高铝砖 ，广泛应用于冶金工业的热风炉、加热炉、钢包，建材工业的玻璃窑焰顶、玻璃液流槽盖、蓄热室，机械工业的加热炉，石化工业的炭黑反应炉，耐火材料和陶瓷工业的高温烧成窑及其推板、承烧板等窑具。 刚玉耐材的原料 氧化铝 所有熔点在2000℃以上的氧化物中，氧化铝是一种最普通、最容易获 得且较为便宜的氧化物。氧化铝在自然界中的储量丰富。天然结晶的 Al 2O 3被称为刚玉，如红宝石、蓝宝石即为含Cr 2O 3或TiO 2杂质的刚玉。大 232232400~600()H O Al O H O Al O αα-?????→-℃刚玉假象＋23222322400~600222H O Al O SiO H O Al O SiO ?????? →?℃＋23223229503(2)324SiO Al O SiO Al O SiO ????→?℃＋232232 12003232Al O SiO Al O SiO ≥+????→?℃
材料结构与性能试题及详细答案
一、名词解释（分） 原子半径，电负性，相变增韧、气团 原子半径：按照量子力学地观点，电子在核外运动没有固定地轨道，只是概率分布不同，因此对原子来说不存在固定地半径.根据原子间作用力地不同，原子半径一般可分为三种：共价半径、金属半径和范德瓦尔斯半径.通常把统和双原子分子中相邻两原子地核间距地一半，即共价键键长地一半，称作该原子地共价半径（）；金属单质晶体中相邻原子核间距地一半称为金属半径（）；范德瓦尔斯半径（）是晶体中靠范德瓦尔斯力吸引地两相邻原子核间距地一半，如稀有气体.资料个人收集整理，勿做商业用途 电负性：等人精确理论定义电负性为化学势地负值，是体系外势场不变地条件下电子地总能量对总电子数地变化率.资料个人收集整理，勿做商业用途 相变增韧：相变增韧是由含地陶瓷通过应力诱发四方相（相）向单斜相（相）转变而引起地韧性增加.当裂纹受到外力作用而扩展时，裂纹尖端形成地较大应力场将会诱发其周围亚稳向稳定转变，这种转变为马氏体转变，将产生近地体积膨胀和地剪切应变，对裂纹周围地基体产生压应力，阻碍裂纹扩展.而且相变过程中也消耗能量，抑制裂纹扩展，提高材料断裂韧性.资料个人收集整理，勿做商业用途 气团：晶体中地扩展位错为保持热平衡，其层错区与溶质原子间将产生相互作用，该作用被成为化学交互作用，作用地结果使溶质原子富集于层错区内，造成层错区内地溶质原子浓度与在基体中地浓度存在差别.这种不均匀分布地溶质原子具有阻碍位错运动地作用，也成为气团.资料个人收集整理，勿做商业用途 二、简述位错与溶质原子间有哪些交互作用.（分） 答：从交互做作用地性质来说，可分为弹性交互作用、静电交互作用和化学交互作用三类.弹性交互作用：位错与溶质原子地交互作用主要来源于溶质原子与基体原子间由于体积不同引起地弹性畸变与位错间地弹性交互作用.形成气团，甚至气团对晶体起到强化作用.弹性交互作用地另一种情况是溶质原子核基体地弹性模量不同而产生地交互作用.资料个人收集整理，勿做商业用途 化学交互作用：基体晶体中地扩展位错为保持热平衡，其层错区与溶质原子间将产生相互作用，该作用被成为化学交互作用，作用地结果使溶质原子富集于层错区内，造成层错区内地溶质原子浓度与在基体中地浓度存在差别，具有阻碍位错运动地作用.资料个人收集整理，勿做商业用途 静电交互作用：晶体中地位错使其周围原子偏离平衡位置，晶格体积发生弹性畸变，晶格畸变将导致自由电子地费米能改变，对于刃型位错来讲，滑移面上下部分晶格畸变量相反，导致滑移面两侧部分地费米能不相等，导致位错周围电子需重新分布，以抵消这种不平衡，从而形成电偶极，位错线如同一条电偶极线，在它周围存在附加电场，可与溶质原子发生静电交互作用.资料个人收集整理，勿做商业用途 三、简述点缺陷地特点和种类，与合金地性能有什么关系（分） 答：点缺陷对晶体结构地干扰作用仅波及几个原子间距范围地缺陷.它地尺寸在所有方向上均很小.其中最基本地点缺陷是点阵空位和间隙原子.此外，还有杂质原子、离子晶体中地非化学计量缺陷和半导体材料中地电子缺陷等.资料个人收集整理，勿做商业用途 在较低温度下，点缺陷密度越大，对合金电阻率影响越大.另外，点缺陷与合金力学性能之间地关系主要表现为间隙原子地固溶强化作用.资料个人收集整理，勿做商业用途 四、简述板条马氏体组织地组织形态、组织构成与强度与韧性地关系.（分） 答：板条马氏体地组织形态主要出现在低碳钢中，由许多成条排列地马氏体板条组成，大致平行地马氏体条组成地领域为板条束.每个晶粒内一般有个板条束，束地尺寸约为μ.一个马氏体板条束又由若干个板条组成，这些板条具有相同地惯习面，位向差很小，而板条束之间
耐火材料各性质
耐火材料的力学性质 耐火材料的力学性质是指材料在不同温度下的强度、弹性、和塑性性质。耐火材料在常温或高温的使用条件下，都要受到各种应力的作用而变形或损坏，各应力有压应力、拉应力、弯曲应力、剪应力、摩擦力、和撞击力等。 此外，耐火材料的力学性质，可间接反映其它的性质情况。 检验耐火材料的力学性质，研究其损毁机理和提高力学性能的途径，是耐火材料生产和使用中的一项重要工作内容。 4.1 常温力学性质 4.1.1 常温耐压强度σ压 定义；是指常温下耐火材料在单位面积上所能承受的最大压力，也即材料在压应力作用下被破坏的压力。 常温耐压强度σ压=P/A ，（pa） 式中；P—试验受压破坏时的极限压力，（N）； A—试样的受压面积，（m2）。 一般情况下，国家标准对耐火材料制品性能指标的要求，视品种而定。其中，对常温耐压强度σ压的数值要求为50Mpa左右(相当于500kg/cm2)；而耐火材料的体积密度一般为2.5g/cm3左右。据此计算，因受上方砌筑体的重力作用，导致耐火材料砌筑体底部受重压破坏的砌筑高度，应高达2000m以上。 可见，对耐火材料常温耐压强度的要求，并不是针对其使用中的受压损坏。而是通过该性质指标的大小，在一定程度上反映材料中的粒度级配、成型致密度、制品烧结程度、矿物组成和显微结构，以及其它性能指标的优劣。 体现材料性能质量优劣的性能指标的大小，不仅反映出来源于各种生产工艺因素与过程控制，而且反映过程产物气、固两相的组成和相结构状态以及相关性质指标间的一致性。一般而言，这是一条普遍规律。 4.1.2 抗拉、抗折、和扭转强度 与耐压强度类似，抗拉、抗折、和扭转强度是材料在拉应力、弯曲应力、剪应力的作用下，材料被破坏时单位面积所承受的最大外力。与耐压强度不同，抗拉、抗折、和扭转强度，既反映了材料的制备工艺情况和相关性质指标间的一致性，也体现了材料在使用条件下的必须具备的强度性能。抗折强度σ折按下式计算。
材料性能期中答案
1、What is the definition for Materials Properties （MP ）?How do we classify materials properties?And please list some classification for MP.(材料特性（MP ）的定义是什么？我们如何分类材料特性，请列出一些MP 的分类。) 答：MP ：Materials ’Response to External Stimulus. 材料性能：材料在给定的外界条件下的行为。 怎样分类：根据材料对外界刺激做出的响应的类型进行分类。 分类：复杂性能（使用性能，工艺性能，复合性能） 化学性能（抗渗入性，耐腐蚀性等） 力学性能（刚度强度韧性等） 物理性能（热学光学磁学电学性能） 2. What is the core relationship between materials science and engineering? In order to obtain desired materials properties, what should we consider first to do with the materials? （材料科学与工程的核心是什么关系？为了获得所需的材料性能，我们应该首先考虑的材料的什么？） 答：材料科学与工程学的核心关系是性能（课件上面那个三角形的图） 为了提高对于材料性能的期望，我们首先要研究材料的结构与性能的关系，即研究材料学。 3. What is the most determinant for Materials mechanical properties? Why?（材料力学性能的决定因素是什么？为什么呢？） 答：材料的力学性能主要指材料在力的作用下抵抗变形和开裂的性能，影响材料力学性能的最重要的因素是材料的结构。这些结构包括：subatomic-atomic-molecular-nano-micro-macro.由于材料的结构决定了材料的屈服强度，塑性韧性，刚度等性质，所以材料的结构对材料的力学性能影响最大。 4. what is strength of materials? Please try to identify the difference yield strength ,tensile strength ,fatigue strength and theoretical fracture strength? （材料的强度是什么？请尝试找出屈服强度，拉伸强度，疲劳强度和理论断裂强度的差异？）(中文ppt) 材料在载荷作用下抵抗变形和破坏的能力就是材料的强度。 屈服强度代表材料开始产生明显塑性变形的抗力 疲劳强度是材料在承受大小和方向同时间做周期性变化的交变应力时，往往在远小于强度极限甚至小于屈服极限的应力作用下就发生断裂。 理论断裂强度是无缺陷材料的理论预测值， 其中E 为杨氏模量，为解理面的表面能，a 为材料内部原子间的距离 5.Please describe yielding phenomena for materials, and its practical/engineering meaning. As long as there are no yielding phenomena for some materials, how do we determine the yield strength? （请描述为材料的屈服现象(书上p16)，其实际/工程意义。有一些材料没有屈服现象，我们如何确定的屈服强度？） 屈服现象是材料开始产生明显塑性变形的标志，对应图中bd 段， 2 1)(a E c s γσ≈
详细介绍下耐火材料的化学组成
详细介绍下耐火材料的化学组成 耐火材料的化学组成中我们经常听到分散体系，结构水，结晶水，自由水，胶体等名词，下面我们来介绍下耐火材料的化学组成，并解释一下什么叫分散体系? 分散体系包括分散介质和分散相的两相体系。其中，分散物质称为分散相，包围在分散相颗粒周围的而且是单一的物质称为分散介质。由于物质分散程度不同，分散体系可以分为胶体分散体系(颗粒为100～1nm)和粗分散体系(颗粒大于100nm)。当分散物质的颗粒小于1nm时，分散体系已处于分子或离子的分散状态，这样的分散体系是完全单一的，属于真溶液类。胶体体系中物质的微粒很小，它有特别发达的比表面和很大的比表面能量储量。这个特点决定了胶体体系具有某些极为重要的性质，如高度的吸附能力以及聚结不稳定性，即在外界条件的影响下，它的颗粒能合并，以至发生聚沉现象。在耐火材料生产中，常见的粗分散体系是由固体分散相和液体分散介质组成的体系，称悬浮体。如泥浆，是由几种分散固体所组成的混合物，这种混合物中每一组分是完全独立的，并保持它原有的性质，而且都可以用某种机械方法将它们分开。此外耐火材料生产体系中常见的粗分散体系还有：由液体和气体组成的泡沫，由固体和气体组成的可塑软泥由固体、熔体和气体组成的受热制品。
什么叫结构水? 矿物中的结构水一般是指呈H+、OH-或H3O+的离子状态(较常见的是0H-离子)加入矿物晶格构造的。这些离子在矿物晶格中占有一定的位置，其含量一定，结合牢固。只有在600- 1000℃的条件下，晶格的结构被破坏后，才能逸出。如高岭石失水温度为580℃，滑石为950℃，蛇纹石为670℃，氢氧镁石为410 ℃. 什么叫结晶水? 水以中性分子(H2O)的形式参加矿物的结晶构造，并占有固定的位置，水分子的数量与矿物中其他成分成简单整数比的水叫结晶水。结晶水在矿物晶格中结合牢固程度远比结构水差。一般当受热达到200～500℃时，会失水。个别矿物的失水温度高达600℃。伴随着结晶水的脱失，原矿物的晶体结构要发生破坏或被改造，从而重建新的晶格成为另一种矿物，并引起矿物物理性质的变化。什么叫自由水? 自由水是指不参与矿物的晶格组成，而是以机械吸附的形式存在于矿物中的水，因而含量不定。按自由水在矿物中的存在形式可以分为：由于表面能作用而吸附在矿物表面和缝隙中的普通水，也叫吸附水。它视其存在状态又可分为薄膜水、毛细管水、胶体水。吸附水的含量随温度的不同而变化。在常压下，当加热到100～110℃时，可全部从矿物中逸出，但胶体水逸出的温度较高，约100 ～250℃。此外还有以中性分子形式存在于某些具有层状结构的硅酸盐矿物中的层间水，存在于沸石族矿物晶格中的沸石水。它
钢厂用刚玉砖耐火砖耐火材料的优化
钢厂用刚玉砖耐火砖耐火材料的优化 作者：刚玉砖https://www.wendangku.net/doc/8810676131.html,，耐火砖https://www.wendangku.net/doc/8810676131.html, 钢铁生产正处在结构调整和优化的关键时期。由于自身产品、工艺不断完善的需要，对包括耐火材料在内的各种基本原材料，都提出了进一步优化的新要求。本文从炼钢生产在当前（包括下世纪初）优化的主要特点出发，分析了现代钢铁生产用耐火材料优化的几个重点问题。 1 现代炼钢发展与优化的主要特点 现代钢铁生产优化速度快，涉及面广，与各行各业及多学科结合紧密，可持续发展性日益受到重视。概括起来讲，其主要特点是更加快速高效、紧凑连续、优质低耗、可控顺行及可持续发展。炼钢生产在这种发展和优化中，起到了核心与推动的作用，这里仅就炼钢生产特点作一概述。 (1) 更加快速高效 快速高效主要反映在：①从冶炼、精炼到凝固成型各个环节生产速度加快；②设备大型化趋势明显，而且多功能组合优化；③节奏缓慢的平炉、模铸、电炉三段式冶炼的工艺与装备逐渐被淘汰。这其中，连铸生产的高效化是带动炼钢生产更加快速高效的核心。 (2) 更加紧凑连续 钢铁生产流程的连续化，并朝紧凑型流程发展，也是加快高效的重要体现。连铸生产优化同样起到了关键的作用，尤其是近终形连铸技（优质、高速、高连浇率、高作业率的高效连铸技术发展的最高档次）奠定了紧凑型流程的基础。还应指出的是：以铁水预处理和钢水精炼（直至中间包、结晶器冶金）成为新流程重要组成部分的优化组合，推动了流程紧凑连续的发展。 (3) 更加优质低耗 快速高效、紧凑连续本身就是促进炼钢生产优质低耗的重要因素。连铸比模铸大大节约了能耗和各种原材料的消耗，大大提高了钢铁产品的质量已是众所周知的事实。而连铸生产对工艺稳定，质量优化日益严格的要求又推动了以铁水预处理、钢水精炼为核心的洁净钢、纯净钢生产技术的飞速发展，并且对各种原材料都提出了不污染钢水，甚至进一步净化钢质的新要求。 (4) 更加可控顺行 高速、连续、优质的炼钢生产必须要求全生产过程大大提高自动控制的水平，并朝着智能型的方向发展，高速、连续、优质的生产特点又确定了新型炼钢生产必须流畅、顺行、稳定，并且基本无事故。这些高档次的生产要求，不仅需要先进优化的新工艺来保证，还需要完善的检测、控制设备与现代信息技术的支撑及其有优化功能的各种新型耐火材料的保证。 (5) 实现可持续发展 可持续发展不仅是指炼钢生产的污染治理和二次资源的综合利用工作要大力开发完善，同样重要的是降低生产过程的各种消耗，减少这些消耗对钢质的污染，从而实现炼钢本质上的清洁生产，并使钢铁产品使用的工寿性及可重复利用性大大提高。
耐火材料性能测定实验
耐火材料性能测定实验 一、实验目的 1、 2、 3、 ： ： 二、耐火材料的定义〔参考:耐火材料（教科书）〕 三、耐火材料的分类和用途〔:耐火材料（教科书）〕 四、耐火材料的生产流程和工艺〔参考:耐火材料（教科书）〕 五、耐火材料性能测定的意义〔参考:耐火材料的性能测定与评价（到图书馆借阅）〕 六、耐火材料有哪些性能测定〔参考:耐火材料的性能测定与评价（到图书馆借阅）〕 我们选做其中二个性能测定实验 （一）耐火材料高温导热系数测定(实验资料见下面） （二）耐火材料抗热震性能测定，而且选用电炉加热实验的方法〔参考:耐火材料的性能测定与评价（到图书馆借阅）〕 （一）耐火材料高温导热系数测定 一、实验目的 1、巩固和深化稳定导热过程的基本理论，学会材料高温导热系数的测定方法及测量装置的工作原理。 2、测定试件的导热系数，确定试件导热系数与温度的关系。 二、基本原理 导热系数是耐火、绝热、保温材料的重要热物理参数之一，是材料绝热与保温性能优劣的主要指标。测定这些材料的导热系数，特别是高温条件下的导热系数，对于研究材料性质的现代理论，及深入了解热传导过程的机理，是十分必要 的。 导热系数测定装置，是根据付立叶单向度平壁稳定导热过程的基本原理，来测定耐火、绝热和保温材料的高温导热系数。实践证明，当长度与宽度为厚度的8 ～10倍以上时，平壁边缘的影响可以忽略不计。这样的平壁导热可简化为一维导 热，这时的导热可认为只沿厚度（X轴）方向进 行。见图1一1所示。
根据付立叶导热方程式写成： dx dT q λ= [W/m 2] (8—1) 将（1）式积分得：)T T (q 21-=δ λ [W/m 2] （8—2） 通过面积A 的热流量Q 为： )T T (A Q 21-?= δλ [W] 所以： )T A(T Q 21-?=δ λ [W/（m ·k ）] (8—3) 式中：λ——高温导热系数 [W/（m ·k ）] q ——热流密度 [W/m 2] A ——试件测试区面积 [m 2] δ——试件厚度 [m ] T 1——试件高温面温度 [K] T 2——试件低温面温度 [K] 因此，只要在实验过程中测定了T 1，T 2和Q ，并已知试件的厚度δ和测量面积A ，就可以通过式（3）计算出被测材料在平均温度[（T 1+T 2）/2]下的导热系数。 三、测定装置 测定装置主要由单方向加热炉、控温系统和蒸汽量热装置等三部分组成。见照片8－1。 1、单方向加热炉的结构示意图见图8－2所示。加热炉由经过处理的硅碳棒作发热体；炉衬用耐火、耐热的保温材料砌成；在炉腔底部放置碳化硅板作为均热板。均热板的中心处，从下面伸出一热电偶，用来测量试件高温面的温度，均热板上面放置被测试件，试件上面中心处放置另一个热电偶，用来测量试件低温面的温度。试件四周设有耐火耐热保温材料的衬环。 照片8－1 2、加热炉由数字温度控制器和可控硅等组成的控温系统来进行加热和控温。 3、量热装置主要由量热筒、恒温筒、保温筒、设有隔热环及汽体浮化膜的底盘和汽水分离器等组成（其结构示意图见图8－3）。量热装置中心的量热筒是整个装置的核心，它吸取来自单方向加热炉通过试件的热量，使其内部的纯蒸馏水变成一个大气压下100℃的水蒸汽。水蒸汽经过多级汽水分离器分离后，进入冷凝器冷凝成水。根据冷凝水的重量，便可求得通过试件的热流量Q 。汽水分离器的作用是把由于水的激烈沸腾而混入蒸汽的微小水滴与纯蒸汽分离开来，使测量数据更加准确。 图1—1 单向平壁的一维 导热过程示意图
耐火材料简介-中钢集团-洛耐
中国耐火材料行业协会的会长单位--中钢集团耐火材料有限公司，是国内规模最大、品种最全的国有耐火材料生产厂家；是入选中国520 家重点企业的唯一耐火材料企业；是国家统计局最新排定的中国大型企业之一；河南省高新技术企业。 中钢集团耐火材料有限公司现占地面积111.49 万平方米，拥有总资产10 多亿元。设有11个机关部室、3个专业部门、7个生产分厂、6个辅助单位；拥有正式职工4300 人，其中各类专业技术人员和技术工人2000多人。 中钢集团耐火材料有限公司主要生产各种定型和不定型耐火材料，产品有10 大系列、126 个标准、350 个牌号、 4 万多个型号。现主导产品有氧化物及非氧化物复合陶瓷耐火材料，优质高铝质、硅质制品，高档碱性制品，铝碳、铝镁碳连铸制品，轻质隔热制品，不烧制品，陶瓷窑具制品，不定型耐火材料制品等，许多产品填补了国内空白，达到并超过了国外同类产品质量。公司硅砖获国家耐材质量最高奖--银质奖，处
于国际领先水平。公司产品广泛用于冶金、建材、有色、电力、机械、轻工、石油、化工等行业的高温窑炉设施，已基本形成了从原料—制品—工程承包的完整产业链，产品畅销全国各省、自治区、直辖市。 中钢集团耐火材料有限公司拥有自营出口权，产品远销美国、加拿大、英国、法国、德国、意大利、奥地利、俄罗斯、南非、巴西、日本、印度、澳大利亚等世界五大洲40 多个国家和地区，是中国耐材产品最先打入国际市场的企业，也是中国出口耐火材料品种最多、最大的企业，在国际市场上享有良好的品牌信誉。 中钢集团耐火材料有限公司在国内耐火材料行业中占有明显的技术优势，公司设有新产品研发技术中心（省级），拥有各类专业技术人员近500人。公司走产学研相结合的新产品开发捷径，和北京科技大学、中南大学、东北大学、武汉科技大学、西安建筑科技大学、鞍山科技大学等院校建立了密切的科技合作关系，形成雄厚的新产品、新技术研发能力，每年开发的新产品、新技术达
氧化铝 刚玉蓝宝石的区别
氧化铝、刚玉、红宝石和蓝宝石虽然名称各异，其形态、硬度、性质、用途也不相同，贵贱更是相距甚远，但是它们的化学成份却完全相同，皆是氧化铝． 一．氧化铝 纯净的氧化铝是白色无定形粉末，俗称矾土，密度3.9-4.0g/cm3，熔点2050℃、沸点2980℃，不溶于水，氧化铝主要有α型和γ型两种变体，工业上可从铝土矿中提取．铝土矿（Al2O3·H2O和Al2O3·3H2O）是铝在自然界存在的主要矿物，将其粉碎后用高温氢氧化钠溶液浸渍，获得铝酸钠溶液；过滤去掉残渣，将滤液降温并加入氢氧化铝晶体，经长时间搅拌，铝酸钠溶液会分解析出氢氧化铝沉淀；将沉淀分离出来洗净，再在950-1200℃的温度下煅烧，就得到α型氧化铝粉末，母液可循环利用．此法由奥地利科学家拜耳（K．J．Bayer）在1888年发明，时至今日仍是工业生产氧化铝的主要方法，人称“拜耳法”．在α型氧化铝的晶格中，氧离子为六方紧密堆积，Al3+对称地分布在氧离子围成的八面体配位中心，晶格能很大，故熔点、沸点很高．α型氧化铝不溶于水和酸，工业上也称铝氧，是制金属铝的基本原料；也用于制各种耐火砖、耐火坩埚、耐火管、耐高温实验仪器；还可作研磨剂、阻燃剂、填充料等；高纯的α型氧化铝还是生产人造刚玉、人造红宝石和蓝宝石的原料；还用于生产现代大规模集成电路的板基． γ型氧化铝是氢氧化铝在140-150℃的低温环境下脱水制得，工业上也叫活性氧化铝、铝胶．其结构中氧离子近似为立方面心紧密堆积，Al3+不规则地分布在由氧离子围成的八面体和四面体空隙之中．γ型氧化铝不溶于水，能溶于强酸或强碱溶液，将它加热至1200℃就全部转化为α型氧化铝．γ型氧化铝是一种多孔性物质，每克的内表面积高达数百平方米，活性高吸附能力强．工业品常为无色或微带粉红的圆柱型颗粒，耐压性好．在石油炼制和石油化工中是常用的吸附剂、催化剂和催化剂载体；在工业上是变压器油、透平油的脱酸剂，还用于色层分析；在实验室是中性强干燥剂，其干燥能力不亚于五氧化二磷，使用后在175℃以下加热6-8h还能再生重复使用． 目前世界上用拜耳法生产的氧化铝要占到总产量的90％以上，氧化铝大部分用于制金属铝，用作其它用途的不到10％． 二．刚玉 自然界天然存在的α型氧化铝晶体叫做刚玉，常因含有不同的杂质而呈现不同的颜色．刚玉一般呈带蓝或带黄的灰色，有玻璃或金刚光泽，密度在3.9-4.1g/cm3，硬度8.8，仅次于金刚石和碳化硅，能耐高温．含有铁的氧化物的刚玉砂叫金刚砂，呈暗灰色、暗黑色，常作研磨材料，用于制各种研磨纸、砂轮、研磨石，也用于加工光学仪器和某些金属制品． 因天然刚玉产量供不应求，工业上常将纯α型氧化铝粉末在高温电炉中烧结制成人造刚玉，也称电熔刚玉．它能耐1800℃以上的高温，是制造高级特殊耐火材料的原料，有高温下机械强度大，抗热震性好，抗侵蚀性强，热膨胀系数小等特点，用于制火箭发动机燃烧室内衬、喷咀，雷达天线保护罩，原子能反应堆材料，高级高频绝缘陶瓷，冶炼纯金属和合金的坩埚，高温发热原件，热电偶保护管，各种高温炉的炉衬等．人造刚玉还用于制精密仪表轴承和金属丝的拉丝模具．我国自1958年起就能产生人造刚玉了． 三．红宝石和蓝宝石 混有少量不同氧化物杂质的优质刚玉就是大名鼎鼎的红宝石和蓝宝石，是制作名贵首饰的材料，其微粒可制精密仪表和手表的轴承． 红宝石是天然产的透明红色刚玉，颜色从淡玫瑰红至深胭脂红，有的还略带紫色色调，有的有星光，以呈鸽子血红色最具有商业价值．红色是晶体中含少量氧化铬之故．红宝石是宝石中的珍品，七月生辰石．红宝石英语为Ruby，源出拉丁语ruber意为红色，硬度为9，密度常为4g/cm3，有金刚光泽．天然红宝石重量达1克拉的不多，超过5克拉已属罕见，世界上每年开采的红宝石其中品质最优者仅占千分之一．世界天然红宝石迄今发现最大的重
耐火材料的六大使用性能图文稿
耐火材料的六大使用性 能 文件管理序列号：[K8UY-K9IO69-O6M243-OL889-F88688]
耐火材料的六大使用性能 耐火材料的使用性能是指耐火材料在高温下使用时所具有的性能。包括耐火度、荷重软化温度、重烧线变化、抗热震性、抗酸性、抗碱性、抗氧化性、抗水化性和抗CO侵蚀性等。 （一般）耐火度 耐火度是指耐火材料在无荷重时抵抗高温作用而不熔化的性质，用于表征耐火材料抵抗高温作用的性能。 耐火度与熔点不同，熔点是结晶体的液相与固相处于平衡时的温度。绝大多数耐火材料都是多相非均质材料，无一定熔点，其开始出现液相到完全熔化是一个渐变过程。在相当宽的高温范围内，固液相并存，固如欲表征某种材料在高温下的软化和熔融的特征，只能以耐火度来度量。因此，耐火度是多相体达到某一特定软化程度的温度。 耐火度是指耐火材料在无荷重时抵抗高温作用而不熔化的性质，用于表征耐火材料抵抗高温作用的性能。耐火度是判定材料能否作为耐火材料使用的依据。 国际标准化组织规定耐火度达到1500℃以上的无机非金属材料即为耐火材料。 耐火度的意义与熔点不同，不能把耐火度作为耐火材料的使用温度。 （二）荷重软化温度
荷重软化温度是耐火材料在一定的重负荷和热负荷共同作用下达到某一特定压缩变形时的温度，是耐火材料的高温力学性质的一项重要指标，它表征耐火材料抵抗重负荷和高温热负荷共同作用下保持稳定的能力。 荷重软化温度是耐火材料在一定的重负荷和热负荷共同作用下达到某一特定压缩变形时的温度，是耐火材料的高温力学性质的一项重要指标，它表征耐火材料抵抗重负荷和高温热负荷共同作用下保持稳定的能力。耐火材料高温荷重变形温度是其重要的质量指标，因为它在一定程度上表明制品在与其使用情况相仿条件下的结构强度。决定荷重软化温度的主要因素是制品的化学矿物组成，同时也与制品的生产工艺直接相关 （三）重烧线变化（高温体积稳定性） 首先应当了解耐火材料的高温体积稳定性是指其在高温下长期使用时，制品外形体积或线度保持稳定而不发生永久变形的性能。对烧结制品，一般以制品在无重负荷作用下的重烧体积变化率或重烧线变化率来衡量。重烧体积变化也称残余体积变形，重烧线变化也称残余线变形。 耐火制品的重烧变形量对判别制品的高温体积稳定性，保证砌体的稳定性，减少砌体的缝隙，提高其密封性和耐侵蚀性，避免砌体整体结构的破坏，都具有重要意义。
材料结构与性能试题及详细答案
《材料结构与性能》试题 一、名词解释（20分） 原子半径，电负性，相变增韧、Suzuki气团 原子半径：按照量子力学的观点，电子在核外运动没有固定的轨道，只是概率分布不同，因此对原子来说不存在固定的半径。根据原子间作用力的不同，原子半径一般可分为三种：共价半径、金属半径和范德瓦尔斯半径。通常把统和双原子分子中相邻两原子的核间距的一半，即共价键键长的一半，称作该原子的共价半径（r c）；金属单质晶体中相邻原子核间距的一半称为金属半径（r M）；范德瓦尔斯半径（r V）是晶体中靠范德瓦尔斯力吸引的两相邻原子核间距的一半，如稀有气体。 电负性：Parr等人精确理论定义电负性为化学势的负值，是体系外势场不变的条件下电子的总能量对总电子数的变化率。 相变增韧：相变增韧是由含ZrO2的陶瓷通过应力诱发四方相（t相）向单斜相（m相）转变而引起的韧性增加。当裂纹受到外力作用而扩展时，裂纹尖端形成的较大应力场将会诱发其周围亚稳t-ZrO2向稳定m-ZrO2转变，这种转变为马氏体转变，将产生近4%的体积膨胀和1%-7%的剪切应变，对裂纹周围的基体产生压应力，阻碍裂纹扩展。而且相变过程中也消耗能量，抑制裂纹扩展，提高材料断裂韧性。 Suzuki气团：晶体中的扩展位错为保持热平衡，其层错区与溶质原子间将产生相互作用，该作用被成为化学交互作用，作用的结果使溶质原子富集于层错区内，造成层错区内的溶质原子浓度与在基体中的浓度存在差别。这种不均匀分布的溶质原子具有阻碍位错运动的作用，也成为Suzuki气团。 二、简述位错与溶质原子间有哪些交互作用。（15分） 答：从交互做作用的性质来说，可分为弹性交互作用、静电交互作用和化学交互作用三类。 弹性交互作用：位错与溶质原子的交互作用主要来源于溶质原子与基体原子间由于体积不同引起的弹性畸变与位错间的弹性交互作用。形成Cottrell气团，甚至Snoek气团对晶体起到强化作用。弹性交互作用的另一种情况是溶质原子核基体的弹性模量不同而产生的交互作用。 化学交互作用：基体晶体中的扩展位错为保持热平衡，其层错区与溶质原子间将产生相互作用，该作用被成为化学交互作用，作用的结果使溶质原子富集于层错区内，造成层错区内的溶质原子浓度与在基体中的浓度存在差别，具有阻碍位错运动的作用。 静电交互作用：晶体中的位错使其周围原子偏离平衡位置，晶格体积发生弹性畸变，晶格畸变将导致自由电子的费米能改变，对于刃型位错来讲，滑移面上下部分晶格畸变量相反，导致滑移面两侧部分的费米能不相等，导致位错周围电子需重新分布，以抵消这种不平衡，从而形成电偶极，位错线如同一条电偶极线，在它周围存在附加电场，可与溶质原子发生静电交互作用。 三、简述点缺陷的特点和种类，与合金的性能有什么关系（15分） 答：点缺陷对晶体结构的干扰作用仅波及几个原子间距范围的缺陷。它的尺寸在所有方向上均很小。其中最基本的点缺陷是点阵空位和间隙原子。此外，还有杂质原子、离子晶体中的非化学计量缺陷和半导体材料中的电子缺陷等。 在较低温度下，点缺陷密度越大，对合金电阻率影响越大。另外，点缺陷与合金力学性能之间的关系主要表现为间隙原子的固溶强化作用。
耐火砖种类及详细资料
常用耐火砖产品说明 耐火砖是服务于高温技术的基础材料，与各种工业窑炉有着极为密切的关系。玻璃窑等各种工业窑炉因用途和使用条件不同，对构成其主体的基本材料——耐火砖的要求也就不同。而不同种类的耐火砖也由于化学矿物组成、显微结构的差异和生产工艺的不同，表现出不同的基本特性。所以，在了解和研究工业窑炉筑炉材料的过程中，有必要对耐火砖的种类加以叙述介绍。 首先介绍硅铝系耐火砖，据悉，其是以AL2O3—SiO2二元系统相图为基本理论，主要包括以下几种。 (一)硅砖，是指含SiO293%以上的耐火砖，是酸性耐火砖的主要品种。它主要用于砌筑焦炉，也用于各种玻璃、陶瓷、炭素煅烧炉、耐火砖的热工窑炉的拱顶和其他承重部位，在热风炉的高温承重部位也用，但是不宜在600℃以下且温度波动大的热工设备中使用。 (二)粘土砖，粘土砖主要由莫来石(25%～50%)、玻璃相(25%～60%)和方石英及石英（最高可达30%）所组成。通常以硬质粘土为原料，预先煅烧成熟料，然后配以软质粘土，以半干法或可塑法成型，温度在1300～1400 C烧成粘土砖制品。也可以加少量的水玻璃、水泥等结合剂制成不烧制品和不定形材料。它是高炉、热风炉、加热炉、动力锅炉、石灰窑、回转窑、玻璃窑、陶瓷和耐火砖烧成窑中常用的耐火砖。 (三)高铝砖，高铝砖的矿物组成为刚玉、莫来石和玻璃相，其含量取决于AL2O3/ SiO2比以及杂质的种类和数量，可按AL2O3含量进行耐火砖的等级划分。原料为高铝矾土和硅线石类天然矿石，也有掺加电熔刚玉、烧结氧化铝、合成莫来石的，以及用氧化铝与粘土按不同比例煅烧的熟料。它多用烧结法生产。但产品还有熔铸砖、熔粒砖、不烧砖和不定形耐火砖。高铝砖广泛用于钢铁工业、有色金属工业和其他工业。 (四)刚玉砖，刚玉砖是指AL2O3含量不小于90%，以刚玉为主要物相的的一种耐火砖，可分为烧结型刚玉砖和电熔型刚玉砖。 耐火砖字母编号规则 耐火砖编号规则： 据【金石耐材公司】介绍，通用耐火砖的砖号由于“T”字开头，即“通”字汉语拼音的第二个字母，通用砖的砖号是： T-1,T-2,T-3……..T-105。T字后的Z、C、S、K及J分别为直形砖，侧楔形砖，宽楔形砖及拱脚砖的＂直＂，＂侧＂，＂竖＂，＂宽＂及＂脚＂字汉语拼音的第一个小写字母．短横线后来顺序号． 代号中Z、C、S、K及J分别为直形砖、侧楔形砖及拱脚形砖的＂直＂，＂竖＂，＂宽＂及＂脚＂字的汉语拼音的第一个大写字母．直形砖之了母后为砖长a的百位及十位数字，接着为砖厚C的十位数字．楔形砖字母后为大小头之间距离b的百位及十位数字．接着为砖厚C的十位数字．楔形砖字母后为大小头之间距离b的百位及十位数字，接着为大头尺寸a及小头尺寸a1的十位以上的数字．数字末的K为错缝宽砖＂宽＂字汉语拼音的第一个小写字母．拱脚砖字母后为斜面长L的百位及十位数字．接着为倾斜角a的十位数字． 通用砖由于其通用性，所以它包括的内容面比较广，大致有以下两个方面． 1、包括标准砖、普型制品 T-3,T-6,T-19,T-22,T-38,T-41为标准砖。除标准以外的砖号，分别划为普型制品、异型制品、特型制品。 2、包括不同材质的制品 同一种砖号包括有粘土砖，半硅砖，硅砖，轻质粘土砖（LZ）-65, （LZ）-55, （LZ）-48等几种不同材质。需要说明的是：并非所有的砖号都有这几种材质，有一些砖号没有轻质粘土砖。