金属在耐火材料中的应用

2020-08-05 13:49:42 55

       近几年来,金属材料复合耐火保温材料已成为了科学研究的热门,如将Si、Al和Fe等加入到耐火保温材料中,科学研究开发了Si-Si3N4-刚玉质陶瓷杯、Al-碳-刚玉质滑板和Fe-AlN-MgO-Si3N4复合材料等,有的已在生产中获得了推广应用,并得到了令人满意的实际效果,值得一提的是,Si虽不是金属材料,但因其有着金属材料的延展性和塑性等特性,常将其归为金属材料中。

       科学研究了解:金属材料一经做为一个组元复合于耐火保温材料中,其除有着在合理气氛下产生相应的化合物提升增韧基体材料外,还有着塑性相成型、促使烧结和抗氧化等作用。

金属材料在耐火保温材料中的作用:

        塑性相成型:金属材料在应力作用下晶格会产生滑移,有着塑性特性,将其加入到耐火保温材料中,相较于坚硬的无机材料颗粒,在成型的过程中其将充分利用塑性成型特性,使在同样的成型压力下制备的生坯密度较未添加金属材料试样的高。

       促使烧结:金属材料对耐火保温材料的促烧结作用可归于两方面因素:其一,加入金属材料产生的塑性相成型能够提高坯体的密度,缩短颗粒间的距离,减小烧制的过程中扩散传质所需的能量;其二,金属材料的熔点一般低于耐火保温材料原料,其能在较低的温度下生成液相,液相产生的毛细管力及其本身的粘性流动加快了原子的迁移速率和坯体收缩,促使了烧结的致密化进程。

       改进韧性:金属材料可借助裂痕桥联、裂痕偏转和裂痕屏障等机制来改进复合材料的韧性,当中裂痕桥联是有效的增韧机制,即当裂痕扩大到金属材料和基体材料的界面时,因金属材料颗粒的延展性,裂痕使其受力拉长,其将在裂痕的上下表面层增加一个桥联应力,一方面可阻止裂痕的张开而减小裂痕的强度因子,此外还能随裂痕的张开而产生塑性变形,消耗了裂痕的能量,起增韧作用。

       抗氧化性:碳复合耐火保温材料鉴于碳的存在使其有着良好的抗热震性和抗渣性,但却存在易氧化的缺陷,碳一经被氧化,其有着的优势将丧失殆尽。为了充分利用碳复合耐火保温材料的优势,常借助添加合理的添加剂来提高其抗氧化性。金属材料鉴于性能活泼,更易与O2和CO等反应,已在耐火保温材料中做为抗氧化剂使用,常用作抗氧剂的有Al、Si、Mg及相应的合金等。

       原位反应生成非氧化物:将金属材料加入到耐火保温材料,在烧制的过程中,利用其与原料组分或周围的气体反应生成非金属提升增韧相,可以达到改进基体常温和高温性能及抗热震性等实际效果。目前,该项技术已获得了广泛的关注。


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