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耐火材料的三大主要化學元素

來源：  發布時間：17-06-30 08:28:58  瀏覽量：

根據耐火材料中各種化學成分的含量和其作用，通常將其分為主成分、外加成分和雜質三類。
（一）主成分
    耐火材料中的主成分是指占絕大多數的，對材料高溫性質起決定性作用的化學成分。耐火材料之所以具有優良的抵抗高溫作用的性能，以及許多耐火材料又各具特性，完全或基本上取決于主成分。所以，對耐火材料的主成分，必須予以充分重視。通常，對耐火材料依化學組成分類，以及對許多同材質的耐火材料劃分為若干等級，都是或多半是根據其主成分的種類以及其含量多寡而定的。可作為耐火材料主成分的都是具有很高晶格能的高熔點或分解溫度很高的單質或化合物。要求它在耐火材料生產或服役過程中能形成穩定的具有優良性能的礦物，在自然界儲量較高而且較易提取與利用。在地殼中分布較多，可作為耐火材料主成分的主要是氧化物。另外，有一些碳化物、氮化物、硅化物和硼化物，也可作為耐火材料的主成分。
    現在，生產與使用較廣泛的耐火材料中的主成分主要是Al2O3、BeO、Cr203、MgO、CaO、SiO2、ThO2、TiO2、UO2、ZrO2等氧化物和SiC、WC、B4C等碳化物以及AIN、Si3N4等氮化物。 
（二）外加成分
常稱外加劑，是在耐火制品生產中為特定目的另外加入的少量成分。如為促進材料中某些物相的形成和轉化，而加入的礦化劑；為抑制材料中某些物相形成，而加入的抑制劑或穩定劑；為促進材料的燒結，而加入的助熔劑，等等。總之，在耐火材料生產中，采取加入少量外加劑可在一定程度上改變材料的組成與結構，從而便于生產和使制品獲得某種預期特性。但必須注意，切勿因此而嚴重影響其抵抗高溫作用的基本性質。
（三）雜質
    雜質是指在耐火材料中不同于主成分的，含量微少而對耐火材料的抵抗高溫性質往往帶來危害的化學成分。這種化學成分多是由含主成分的原料中夾帶而來的。
    耐火材料的雜質中有的是易熔物，有的本身具有很高熔點，但同主成分共存時，卻可產生易熔物。故雜質的存在往往對主成分起強的助熔作用。助熔作用雖有時有助于材料的液相燒結，但對材料抵抗高溫作用卻有嚴重危害。助熔作用愈強，即由于雜質的存在，系統中開始形成液相的溫度愈低，或形成液相量愈多，或隨著溫度升高液相量增長速度愈快，以及所形成的液相粘度愈低和潤濕性愈好，危害愈嚴重。
    可見，若Na2O 與SiO2共存，由于開始形成液相的溫度很低，故以SiO2為主成分的耐火材料中，若含有少量Na2O，即可對其高溫性質帶來嚴重危害。若以SiO2，為主成分的耐火材料中分別含有Al2O3和TiO2，雖然SiO2—Al2O3與SiO2—TiO2兩系統的共熔溫度相近，分別為1595℃和1550℃，但在共熔溫度下系統內每1%雜質氧化物生成的液相量卻差別較大，前者約為后者1.9倍。而且，隨溫度的升高，此差別更大，如在1600℃下，約為2.3 倍。因此，雜質Al2O3較TiO2對SiO2的熔劑作用強。氧化鋁對硅質耐火材料的高溫性能危害極大。另外，當雜質與主成分共存時，若生成的液相粘度較低，且隨溫度升高粘度降低愈快以及潤濕性愈好，則對耐火材料的危害愈嚴重。
    因此，欲提高耐火材料抵抗高溫的性能，必須嚴格控制雜質的含量。