耐火的生产过程-3教材分析.ppt

* 材料科学与工程学院 * 4、烧结 液相、固相、反应烧结，气孔进一步消失或变小，是致密化的最重要的物理化学过程。 5、冷却 耐火相析晶、晶型转变、玻璃相固化 使坯体强度、密度、体积依品种不同都有相应变化 举例：　　 质耐火材料将发生：　　　　　　　　（粉化） 　　 陶瓷将发生立方向四方和单斜晶体结构的转化。 * 材料科学与工程学院 * 二、烧结 1、定义：物料经高温作用，变成具有一定强度和气孔率很低（或无气孔）的致密石状物的工艺过程。 烧结模型 烧结传质的动力 迁移机制 * 材料科学与工程学院 * 烧结系数： 式中， 为烧结前后的气孔率； 烧结前后的强度； 系数 （多孔材料例外） 2、衡量烧结强度的方法 　 灼减、相对密度、体积密度、吸水率、晶体粒径、水化强度（碱土金属氧化物制备耐火材料易水化，致密时，水化程度减小。 * 材料科学与工程学院 * 热态接触：质点间接触增加，边界保留； 开始阶段：质点间边界消失，新气孔尚未形成； 形成封闭气孔阶段； 烧结过程中物理性能变化（制品尺寸、体积密度、气孔率） 3、耐火材料的烧结过程 * 材料科学与工程学院 * 4、影响烧结的因素 1、物料的结晶化学特性 晶格能，晶格能大，键力强，结构牢固，高 温下质点的可动性小，烧结困难； 阳离子极性：阳离子极性小的离子难以烧结（　　　　　　难以烧结） 晶粒生长： 　　　　长大50倍，相对密度95% 　　　　长大1500倍，相对密度60~80% 第二相析出，晶粒长大50微米，相对密度不足90% * 材料科学与工程学院 * 2、物料分散度（粉碎） 　　粉体的表面积越大，质点的可动性越强，烧结活性越高 　举例： 就可达到 ，铝矾土亦同样 * 材料科学与工程学院 * 3、温度和保温时间 　　型关系，过于提高烧结温度，延长烧结时间无益。 4、坯体的致密情况（加强质点间的接触） 高温下促进塑性流动； 加快质点间扩散（增多缺陷数量）。 * 材料科学与工程学院 * 5、外加剂 作用： 固溶体：增加晶格缺陷，活化晶格，提高烧结驱动力 液相：表面张力毛细管力，促使颗粒紧密接触和致密 重排； 化合物：不利于烧结致密 高耐火层，阻碍烧结的进行； 晶型转变的体积效应，增加质点间迁移距离，阻碍烧结； 外加剂析出晶界，阻碍晶界移动。 * 材料科学与工程学院 * 6、液相性质 表面张力：直接结合 粘度：传质 润湿：产生毛细管力的前提 组成结构：与晶相类似的核前群越少，越有利于析晶 * 材料科学与工程学院 * 7、气相 增加气孔率（烧结时形成孤立气孔） 吸附气相薄膜（阻碍直接接触，影响传质） 8、气氛 气体在固相中溶解度大时，能促进烧结，否则对烧结无益。 * 材料科学与工程学院 * 三、烧结制度的确定 升温速度、烧成最高温度、保温时间、冷却速度和烧成气氛。 ①升稳速度和冷却速度； 取决于烧成或冷却时所受的应力作用（温度剃度和热胀冷缩造成的“热应力”；制品内部物理化学变化、晶型转变、重结晶和晶粒长大等因素造成的“应力”。 ②最高烧成温度和保温时间： 最高烧成温度依据制品种类、所用原料性质和使用条件下对制品各种性能要求定。 ③气氛（氧化、还原、中性） 硅砖：还原气氛；镁砖：弱氧化气氛； 含碳制品：隔绝空气的还原气氛。 材料科学与工程学院 材料科学与工程学院 * 材料科学与工程学院 * 一、耐火原料的选择 耐火原料的选择从两个方面进行考虑： （1）化学观点：选择具有高熔点的单质或化合物； （2）矿物观点：选择具有高耐火度的矿物。 a)元素角度选择 门捷列夫元素周期表上，从H到V78个元素中（稀土元素除外）熔点高于2000℃的有10个，只有碳（熔点3500℃，有的书中为3700±100℃）具有耐火材料生产的实际意义，其它元素的数量不大。 第一节 耐火材料的选择与加工 * 材料科学与工程学院 * b)二元化合物 约有9200种二元化合物，约有1010种化合物是耐火的。 氧化物中： 酸性氧化物熔点最低：如SiO21713℃，TiO21825℃； 中性氧化物次之： 如Al2O3 2050℃，Cr2O32275℃； 碱性氧化物熔点高：如MgO2800