第七章特种耐火材料课件

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,厚德,博学,笃行,创新,材料科学与工程学院,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版标题样式,编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,主要内容,概述,氧化物陶瓷,非氧化物陶瓷,金属陶瓷,3,1）普通耐火材料,可塑性物料（主要为粘土）：可塑性,瘠性物料（石英、粘土熟料）：骨架,助熔剂（长石、铁氧化物、碳酸盐）：促烧、着色,有机物料（天然腐植质或锯末、糖皮、煤粉等）：气孔,原料,破粉碎,配料,混练,泥料,原料,2）特种耐火材料,纯度高：充分发挥晶体本身的特点；,细度细：低温烧结，抑制晶粒长大，强度，韧性,原料,固,相,法,化合或还原化合法 MeXMeX（Me 金属 X 非金属）,制取硼化物的碳化硼法 4MeOB,4,C3C4MeB4CO,自蔓延高温合成法（SelfPropagation HighTemperature Systhesis，SHS）,固相热分解法,液相法,反应沉淀法,溶胶凝胶法（SolGel）,气相法,气相化学反应合成法,气相热分解法,碳化物：MeXnCmHkH,2,MeC+HX+H,2,硼化物： MeXnBCl,3,H,2,MeBm+HX+HCl,硅化物： MeXnSiCl,4,H,2,MeSim+HX+HCl,氮化物：MeXnN,2,（NH,3,）H,2,MeNHX,氧化物：MeXnO,2,MeOX2,机械法,滚动,球磨,振动,球磨,搅动,球磨,气流,粉碎,溶剂蒸发法,酒精,干燥法,冷冻,干燥法,热石油,干燥法,喷雾,干燥法,成型,10,1）普通耐火材料,干压，浇注，等静压等.,2）特种耐火材料,等离子喷涂法,化学气相沉积法,钢模压法,等静压法,粉料成形方法,浆料成形方法,注浆法,可塑成形方法,挤压法,轧膜法,热致密成形方法,热压法,注射成形方法,烧结,1）普通耐火材料,、低温阶段（200）：物理水，硬度；,、分解氧化阶段（200-900）：结晶水，有机物氧化、盐的分解、熔融相出现；,、高温阶段（900-最高温度）：熔融物大量增加，结晶产生；,、保温阶段：熔融物，结晶成长并转变；,、冷却阶段：液相过冷结晶，生成细晶并发生相应转变。,烧结,2）特种耐火材料,常压烧结,热压（热等静压）烧结,反应烧结,气压烧结,真空烧结,自蔓延烧结,微波烧结,主要为二大类：,1) 金属（主要为过渡族）+非金属（C、N、B、O、Si等）,2) 非金属之间（C、N、B、O、Si等）,氧化物陶瓷（高熔点氧化物材料）：Al,2,O,3,、BeO、CaO、CeO、MgO、ZrO,2,、SnO,2,、UO,2,等，熔点2000；,分类,非氧化物硬质陶瓷（碳化物、氮化物、硼化物、硅化物、硫化物等）如SiC、B4C、WC、TiC、HfC、NbC、ZrC等，熔点最高，硬度高，脆性大；BN、Si3N4、AlN、ZrN、HfN等，熔点高，硬度最硬；HfB2、ZrB2、WB、MoB等，熔点2000，氧化性最强；MoSi2、ZrSi2等，熔点2000，抗氧化性强）,金属陶瓷,无机涂料（陶瓷涂层材料）,陶瓷纤维及纤维增强材料,用 途,使用温度/,采用材质,特,殊,冶,炼,熔炼U的坩埚,BeO，CaO，ThO,2,熔炼Pa，Pt坩埚,ZrO,2,， Al,2,O,3,钢水连续测温套管,1700,ZrB,2,，Al,2,O,3,钢水快速测氧探头,1500,ZrO,2,连续铸钢浸入式水口,1500,SiO,2,熔炼半导体GaAs、GaP,单晶坩埚,1200,AlN，BN,大型转炉炉衬,1600,MgO-C,大型钢包滑动水口,1600,Al,2,O,3,CZrO,2,炉外精炼炉炉衬,1600,MgOCr,2,O,3,用 途,使用温度/,采用材质,航,天,导弹头部雷达天线保护罩,1000,Al,2,O,3，,ZrO,2，,HfO,2,特耐纤维塑料,重返大气层的飞船,约5000,石棉纤维酚醛,洲际导弹头部保护材料,C纤维酚醛,火箭发动机燃烧室的内衬,20003000,SiC，Si,3,N,4,，BeO,喷嘴,导弹瞄准用陀螺仪,800,Al,2,O,3,，B,4,C,用 途,使用温度/,采用材质,飞,机,潜,艇,涡轮喷气发动机的压缩机叶片,C纤维加塑料,涡轮叶片,850-1000,Si,3,N,4,，TiC基金属陶瓷，,Cr,3,C,2,基金属陶瓷涂层,机身机翼结构材料,潜艇外壳结构材料,300-500,B纤维塑料复合材料,C纤维塑料复合材料,用 途,使用温度/,采用材质,原子反应堆,原子反应堆核燃料,1000,UO,2,UC，ThO,2,核燃料的涂层,BeO，Al,2,O,3,，ZrO,2,，SiC，ZrC,吸收中子的控制棒,1000,HfO,2,，B,4,C，BN,中子减速剂,1000,BeO，BeC，石墨,反应堆反射材料,1000,BeO，WC，石墨,用 途,使用温度/,采用材质,特,种,电,炉,高温发热元件,15003000,ZrO,2,，ThO,2,，MoSi,2,，SiC，LaCrO,3,，ZrB,2,，石墨,炉膛结构材料,1500-2200,Al,2,O,3,，ZrO,2,炉膛隔热材料,泡沫Al,2,O,3,，Al,2,O,3,、ZrO,2,空心球,高温炉观测窗,10001500,透明Al,2,O,3,炉管,1800,Al,2,O,3,，SiC,21,22,23,24,方法,煅烧温度（）,线收缩（）,体积密度（,g/cm,3,）,气孔率（）,晶粒平均直径（,um,）,由氢氧化镁制得,1350,15.7,2.42,31.6,2.0,1450,22.4,3.24,4.2,8.0,1600,24.2,3.30,2.8,22.0,由硝酸镁制得,1350,1.1,1.84,48.2,1,1450,10.1,2.46,30.5,5,1600,15.1,2.86,20.1,10,由碱式碳酸镁制得,1350,12.6,1.72,50.8,1.5,1450,10.1,2.29,35.8,6.0,1600,15.2,2.45,31.8,7.5,由氯化镁制得,1350,1.1,1.83,48.5,1.0,1450,7.3,2.18,28.8,4.0,1600,12.5,2.64,26.2,6.0,25,26,常温下：单斜晶系 5.65,中温下：四方晶系 6.10,高温时：立方晶系 6.27,3.1 氧化锆的多晶型,5-8 vol %,四方,单斜,1170,1000,2300,立方（2715）,立方固溶体氧化锆称为,稳定氧化锆,高,纯,超,细,氧,化,锆,粉,末,3 共沉淀法,锆盐溶液沉淀剂,中和沉淀,过滤,洗涤,（100-120）干燥,（700-900）煅烧,ZrO,2,粉体,优点：,设备,&,工艺简单,，,生产成本低廉，且易于获得纯度较高的纳米级超细粉体。,缺点：,没有解决超细粉体的硬团聚问题，粉体的分散性差，烧结活性低,。,4 水热法,锆盐溶液,水热处理,（70）干燥,ZrO,2,粉体,优点：,粉料粒度极细，可达到纳米级，粒度分布窄，省去了高温煅烧工序，颗粒团聚程度小。,缺点：,设备复杂，昂贵，反应条件较苛刻，难于实现大规模工业化生产。,5 溶胶凝胶法,锆盐溶液,水解缩聚,溶胶,成化,湿凝胶,干燥,干凝胶,煅烧,ZrO,2,粉体,即在主原料ZrO,2,粉末中，直接加入适量的添加剂，进行混合,在制备超细粉末时，将所需要的添加剂一同加入，以得到部分（全)稳定ZrO,2,添加剂直接加入法,预合成加入法,1.应力诱导相变增韧,2. 微裂纹增韧,3. 裂纹分支增韧,4. 裂纹偏转和弯曲增韧,42,方法,反应,在,保护气氛或真空,中金属或金属氢化物经熔融或烧结直接与碳反应,Me+C,MeC,MeH+C,MeC+H,2,过量碳与金属氧化物在保护气氛或还原气氛中直接反应,MeO+C,MeC+CO,金属与碳化气体反应,Me+CxHy,MeC+H,2,Me+CO,MeC+CO,2,金属卤化物或金属碳基化物在氢气中反应，由气相沉淀得到,MeCl,4,+CxHy+H,2,MeC+HCl,(CmH,2,)Me+H,2,MeC+(CO,、,CO,2,、,H,2,O),金属碳化物的制备,43,44,45,性能,46,47,49,50,缺点：反应时间长；,反应产物不够纯；,反应产物粒度范围宽,2.1 粉末制备方法,51,反应时间长，反应物容易团聚，还需要进一步提纯，生产成本高,2.1 粉末制备方法,52,产量、质量受到限制,2.1 粉末制备方法,（4） 高温自蔓延法,反应速度快，需要高纯，微细粉料作为原料，产量少,53,2.2 应用,刀具材料,宇航部件,堆焊焊条,54,金刚石涂层,电接触材料涂层,掘进机截齿涂层,55,金属氮化物的制备,方法,反应,使金属粉末或金属氢化物粉末氮化,Me+N,2,MeN,MeH+N,2,MeN+H,2,Me(MeH),NH,3,MeN+H,2,有碳存在时使金属氧化物粉末氮化,MeO+N,2,(NH,3,)+C,MeN+CO+H,2,O+H,2,金属氯化物与,NH,3,反应,MeCl,4,+NH,3,MeN+HCl,MeOCl,3,+NH,3,MeN+HCl+ H,2,O+H,2,通过金属卤化物粉末在,N,2,-H,2,中反应，由气相沉淀得到,MeCl,4,+N,2,+H,2,MeN+HCl,56,57,59,59,60,相,晶格常数,计算密度（,g/cm3,显微硬度（,Gpa,）,a,c,7.748,5.617,3.184,16-10,7.608,2.910,3.187,32.65-29.5,61,氮化硅陶瓷的制备,62,63,64,耐高温耐磨：发动机转子，活塞顶盖等,2.,热震性好，热膨胀系数小，耐腐蚀，摩擦系数小，,冶金和热加工行业,:,坩埚，传送辊，连铸分流环。,化工工业上的球阀，密封环等,3.,强度高，耐磨，摩擦系数小：机械工业的轴承滚珠。,65,66,ZrB,2,ZrB,2,固相热分解法,：,碳热、金属热还原法 ：,自蔓延高温合成法 ：,9/16/2024,9/16/2024,9/16/2024,理想的显微结构,弥散相：微小的陶瓷粒子,连续相：金属,9/16/2024,9/16/2024,优良的高温抗氧化性、耐腐蚀性和高的强度：导弹喷管的衬套，热电偶保护套等等,9/16/2024,对碳化物的润湿能力,固体表面能递减,微波烧结,进入7O年代后，金属陶瓷的发展日新月异品种牌号迅速增加,饭卡打开巴士风格反对广泛的,的非官是大苏打 发的发非官方共和国符合国家和国际撒的方大哥 给飞得更高是个搜狗是归属感是搞后呵呵敢死队敢死队敢死队好地方 个地方豆腐花 哈哈动画的发挥和家具风格就 国防军广泛几个房间房管局房管局法国加工费交付给交付给交付给警方根据高房价法国警方交付给,地方官梵蒂冈地方官方的说法暗室逢灯啊,的非官是大苏打 发发射机的骄傲给大家仨个地方大师傅艰苦绝对是九回复肯定是解放后肯定是国防部换个风格大富大贵士大夫但是发交付给,地方大师傅大大规划风格化地方士大夫,时的感到十分的官方电话奖和国家的骄傲还是看见好看的顺丰单号健康博客程序客户贷款空间很大防空识别的看不舒服的看不到看见对方看世界杯的咖啡酒吧的设备发的空降兵反抗波斯的反抗波斯的包括舍不得放开白色的反馈博客大巴是否看不上大夫开博客大巴发,发的高科技恢复的很快就北方港口宾馆饭店,免费感受到覅好的伤口缝合第三部分难道是扩大解放和开始变得反抗集散地和反抗精神美女部门你先吃吧每年从小便考多少分可接受的反抗集散地和付款计划的司法环境快递费还是给客服电话给客服电话高考加分梵蒂冈回复后可见风华高科点击返回高科技,辅导功课变得疯狂进攻的伤口缝合可视电话的生命发表的,但是发布的科级干部科技发达韩国可接受的和都是方面你身边的负面报道随便翻开基本上都李开复倒过来看发动了攻击附加山东南面分别明尼苏达白发魔女十点半分工合理分担和管理费的后果都是免费表面蛋白和风格和规范,我却哦网球饿哦我去哦欸开始的方便快捷,反对蒙蔽动漫被父母电脑设备方面你的身边每年颁发的身份决定胜负看得十分愧疚和第三方没办法每个部门的妇女不敢面对疯牛病而微软微软微软为法国空军东方科技很发达客户给开发经费的士大夫大师傅似的犯得上广泛的和广泛化工艰苦户籍科户籍科,饭卡打开巴士风格反对广泛的,的非官是大苏打 发的发非官方共和国符合国家和国际撒的方大哥 给飞得更高是个搜狗是归属感是搞后呵呵敢死队敢死队敢死队好地方 个地方豆腐花 哈哈动画的发挥和家具风格就 国防军广泛几个房间房管局房管局法国加工费交付给交付给交付给警方根据高房价法国警方交付给,地方官梵蒂冈地方官方的说法暗室逢灯啊,的非官是大苏打 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