材料化学-无机非金属材料(水泥)课件.ppt

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1、非金属材料非金属材料 1第五节第五节 水泥水泥一、一、概述概述二、二、硅酸盐系水泥概述硅酸盐系水泥概述三、三、其它品种水泥其它品种水泥2一、概述一、概述 水泥呈粉末状，与适量水拌合成塑性浆体，经过物水泥呈粉末状，与适量水拌合成塑性浆体，经过物理化学过程浆体能变成坚硬的石状体，并能将散粒理化学过程浆体能变成坚硬的石状体，并能将散粒状材料胶结成为整体。状材料胶结成为整体。公元前公元前2000-3000年，石膏、石灰砂浆，古代埃及金年，石膏、石灰砂浆，古代埃及金字塔字塔公元初，古希腊人和罗马人、在石灰中掺入火山灰公元初，古希腊人和罗马人、在石灰中掺入火山灰1796年罗马水泥天然水泥岩年罗马水泥天然水

2、泥岩(粘土含量为粘土含量为20%-25%的石灰石的石灰石)煅烧、磨细煅烧、磨细 人工配制水泥，波特兰水泥人工配制水泥，波特兰水泥(Portland Cement)）1824年，英国泥瓦工约瑟夫年，英国泥瓦工约瑟夫阿斯普丁取得专利权阿斯普丁取得专利权 上世纪初上世纪初，各种专用水泥，各种专用水泥3分类分类 熟料的矿物组成熟料的矿物组成 特性与用途特性与用途 硅酸盐系水泥硅酸盐系水泥 铝酸盐系水泥铝酸盐系水泥 硫铝酸盐系水泥硫铝酸盐系水泥 氟铝酸盐水泥氟铝酸盐水泥 铁铝酸盐水泥铁铝酸盐水泥 少熟料或无熟料水泥少熟料或无熟料水泥 通用水泥通用水泥 专用水泥专用水泥 特性水泥特性水泥 41 1、硅酸盐

3、系水泥的生产、硅酸盐系水泥的生产（1）原料）原料石灰质原料石灰质原料主要提供主要提供CaO，常采用，常采用石灰石、白垩、石灰质凝灰岩等。石灰石、白垩、石灰质凝灰岩等。粘土质原料粘土质原料主要提供主要提供SiO2、Al2O3及及Fe2O3。校正原料校正原料调整，常采用黄铁矿渣等。调整，常采用黄铁矿渣等。6（2）生产工艺）生产工艺“两磨一烧两磨一烧”A.A.生料配制生料配制各种原料比例确定之后，各种原料比例确定之后，可同时或分别将这些原料磨细到规定的细可同时或分别将这些原料磨细到规定的细度，并且使它们混合均匀。度，并且使它们混合均匀。干法干法原料粉碎、混合、磨细原料粉碎、混合、磨细 生料粉生料粉

4、湿法湿法石灰石颗粒与粘土泥浆湿磨石灰石颗粒与粘土泥浆湿磨生料浆生料浆 7B.B.熟料的煅烧熟料的煅烧 82 2、硅酸盐系水泥的组成、硅酸盐系水泥的组成（1 1）硅酸盐水泥熟料）硅酸盐水泥熟料（2 2）石膏）石膏（3 3）混合材料）混合材料3CaO2CaO3CaO4CaOAl2O3化学成分化学成分 含量（含量（%）矿物成分矿物成分含量（含量（%）CaO62673CaO SiO2，（，（C3S）3760SiO219242CaO SiO2，（，（C2S）1537Al2O3473CaO Al2O3，（，（C3A）715Fe2O3254CaO Al2O3 Fe2O3，（C4AF）1018返回103 3、

5、硅酸盐水泥的水化和凝结硬化、硅酸盐水泥的水化和凝结硬化 硅酸盐水泥的定义硅酸盐水泥的定义：按硅酸盐水泥、按硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥（普通硅酸盐水泥（GB175-1999）规定：）规定：凡由硅酸盐水泥熟料、凡由硅酸盐水泥熟料、05%石灰石或粒石灰石或粒化高炉矿渣、适量石膏磨细制成的水硬性化高炉矿渣、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为硅酸盐水泥（即国外通称胶凝材料，称为硅酸盐水泥（即国外通称的波特兰水泥）。的波特兰水泥）。I型硅酸盐水泥（型硅酸盐水泥（PI）：不掺加混合材料）：不掺加混合材料 II型硅酸盐水泥（型硅酸盐水泥（PII）：掺加）：掺加5%的混合材的混合材料料11a a、硅酸盐水泥

6、的水化、硅酸盐水泥的水化硅酸盐水泥与水拌合后，其熟料颗粒表面硅酸盐水泥与水拌合后，其熟料颗粒表面的四种矿物立即与水发生水化反应，生成的四种矿物立即与水发生水化反应，生成水化产物。各矿物的水化反应如下：水化产物。各矿物的水化反应如下：2(3CaOSiO2)+6H2O=3CaO2SiO23H2O(水化硅水化硅酸钙凝胶酸钙凝胶)+3Ca(OH)2(氢氧化钙晶体氢氧化钙晶体)2(2CaOSiO2)+4H2O=3CaO2SiO23H2O+Ca(OH)23CaOAl2O3+6H2O=3CaOAl2O36H2O（水化铝酸（水化铝酸钙晶体）钙晶体）4CaOAl2O3Fe2O3+7H2O=3CaOAl2O36H

7、2O+CaOFe2O3H2O（水化铁酸钙凝胶）（水化铁酸钙凝胶）133 3）凝结、硬化期凝结、硬化期。在潜伏期后由于渗透压的作。在潜伏期后由于渗透压的作用，水泥颗粒表面的膜层破裂，水泥继续水化。用，水泥颗粒表面的膜层破裂，水泥继续水化。在此阶段，水化产物不断增加并填充水泥颗粒之在此阶段，水化产物不断增加并填充水泥颗粒之间的空间，随着接触点的增多，形成了由分子力间的空间，随着接触点的增多，形成了由分子力结合的凝聚结构，使水泥浆体逐渐失去塑性，这结合的凝聚结构，使水泥浆体逐渐失去塑性，这一过程称为水泥的凝结。此阶段结束约有一过程称为水泥的凝结。此阶段结束约有15%15%的的水泥水化水泥水化。在凝结

8、期后，水泥水化仍在继续进行，水化铁铝在凝结期后，水泥水化仍在继续进行，水化铁铝酸钙形成；由于石膏的耗尽，高硫型水化硫铝酸酸钙形成；由于石膏的耗尽，高硫型水化硫铝酸钙转变为低硫型水化硫铝酸钙，水化硅酸钙凝胶钙转变为低硫型水化硫铝酸钙，水化硅酸钙凝胶形成纤维状。水化产物继续填充孔隙且彼此间的形成纤维状。水化产物继续填充孔隙且彼此间的结合亦更加紧密，使得水泥浆体产生强度，这一结合亦更加紧密，使得水泥浆体产生强度，这一过程称为过程称为水泥的硬化水泥的硬化。水泥石强度发展水泥石强度发展的一般规律是：的一般规律是：3 37 7天内强度增天内强度增长最快，长最快，2828天内强度增长较快，超过天内强度增长较

9、快，超过2828天后强天后强度将继续发展但增长较慢。度将继续发展但增长较慢。154 4、水泥石的结构、水泥石的结构在常温下硬化的水泥石，通常是由水化产在常温下硬化的水泥石，通常是由水化产物、未水化的水泥颗粒内核、孔隙等组成物、未水化的水泥颗粒内核、孔隙等组成的多相（固、液、气）的多孔体系。的多相（固、液、气）的多孔体系。在水泥石中，水化硅酸钙凝胶对水泥石的在水泥石中，水化硅酸钙凝胶对水泥石的强度及其他主要性质起支配作用。水泥石强度及其他主要性质起支配作用。水泥石具有强度的实质，包括范德华键、氢键、具有强度的实质，包括范德华键、氢键、原子价健等的作用力以及凝胶体的巨大内原子价健等的作用力以及凝胶

10、体的巨大内表面积的表面效应所产生的粘结力。表面积的表面效应所产生的粘结力。16三、其它品种水泥三、其它品种水泥1 1、铝酸盐水泥、铝酸盐水泥（1 1）定义）定义d凡以铝酸钙为主的铝酸盐水泥熟料，磨细制成的凡以铝酸钙为主的铝酸盐水泥熟料，磨细制成的水硬性胶凝材料，称为铝酸盐水泥，代号水硬性胶凝材料，称为铝酸盐水泥，代号CACA。铝铝酸盐水泥的主要化学成分是：酸盐水泥的主要化学成分是：CaOCaO、AlAl2 2OO3 3、SiOSiO2 2，生产原料是铝矾土和石灰石。生产原料是铝矾土和石灰石。d主要矿物成分主要矿物成分铝酸一钙（铝酸一钙（CaOAlCaOAl2 2OO3 3 即即CACA）和二铝

11、酸一钙（和二铝酸一钙（CaO2AlCaO2Al2 2OO3 3 即即CACA2 2），），此此外还有少量的其他铝酸盐和硅酸二钙。外还有少量的其他铝酸盐和硅酸二钙。d铝酸盐水泥的水化产物与温度密切相关，主要是铝酸盐水泥的水化产物与温度密切相关，主要是十水铝酸一钙（十水铝酸一钙（CaOAlCaOAl2 2OO3 310H10H2 2OO即即CAHCAH1010）八水铝酸二钙（八水铝酸二钙（2CaOAl2CaOAl2 2OO3 38H8H2 2OO，即，即C C2 2AHAH8 8）和铝胶（和铝胶（AlAl2 2OO3 33H3H2 2OO）。）。18（2 2）铝酸盐水泥的技术性质：）铝酸盐水泥的技

12、术性质：d参见国家标准铝酸盐水泥（参见国家标准铝酸盐水泥（GB201-GB201-20002000）规定的技术要求。）规定的技术要求。（3 3）铝酸盐水泥的特性与应用（与硅酸盐）铝酸盐水泥的特性与应用（与硅酸盐水泥相比）水泥相比）d1 1）快硬早强）快硬早强d2 2）水化热大）水化热大d3 3）抗硫酸盐侵蚀性好）抗硫酸盐侵蚀性好d4 4）耐热性好）耐热性好d5 5）长期强度要降低）长期强度要降低192 2、硬硫铝酸盐水泥、硬硫铝酸盐水泥（1 1）快硬硫铝酸盐水泥的定义）快硬硫铝酸盐水泥的定义d以适当成分的生料，经煅烧所得以无水硫铝酸钙以适当成分的生料，经煅烧所得以无水硫铝酸钙和硅酸二钙为主要矿

13、物成分的熟料，加入适量的和硅酸二钙为主要矿物成分的熟料，加入适量的石膏和石膏和0 010%10%的石灰石，磨细制成的早期强度高的石灰石，磨细制成的早期强度高的水硬性胶凝材料，称为快硬硫铝酸盐水泥，代的水硬性胶凝材料，称为快硬硫铝酸盐水泥，代号号RSACRSAC。d生产快硬硫铝酸盐水泥的主要原料是矾土、石灰生产快硬硫铝酸盐水泥的主要原料是矾土、石灰石和石膏。快硬硫铝酸盐的主要水化产物是：高石和石膏。快硬硫铝酸盐的主要水化产物是：高硫型水化硫铝酸钙（硫型水化硫铝酸钙（AFtAFt）低硫型水化硫铝酸钙低硫型水化硫铝酸钙（AFmAFm）铝胶和水化硅酸盐，由于铝胶和水化硅酸盐，由于C C4 4A A3

14、3、C C2 2S S和和CaSOCaSO4 42H2H2 2OO在水化反应时互相促进，因此水泥在水化反应时互相促进，因此水泥的反应非常迅速，早期强度非常高。的反应非常迅速，早期强度非常高。20（2 2）快硬硫铝酸盐水泥的技术性质）快硬硫铝酸盐水泥的技术性质d参见标准快硬硫铝酸盐水泥（参见标准快硬硫铝酸盐水泥（JC714-JC714-19961996）规定的技术要求。）规定的技术要求。（3 3）快硬硫铝酸盐水泥的特性与应用）快硬硫铝酸盐水泥的特性与应用d1 1）凝结快、早期强度很高）凝结快、早期强度很高d2 2）水化放热快）水化放热快d3 3）硬化时体积微膨胀）硬化时体积微膨胀d4 4）耐蚀性

15、好）耐蚀性好d5 5）耐热性差）耐热性差21特种水泥观奇特种水泥观奇 玻璃水泥玻璃水泥 俄罗斯研究人员在混凝土构俄罗斯研究人员在混凝土构件上钻出许多小孔，将特制的玻璃纤件上钻出许多小孔，将特制的玻璃纤维和水泥沙浆拌合，填入孔中可以使维和水泥沙浆拌合，填入孔中可以使构件达到钢筋混凝土的硬度。构件达到钢筋混凝土的硬度。轻型水泥轻型水泥 捷克建筑行业正在用这种水捷克建筑行业正在用这种水泥来建筑住房，并以它为材料制成的泥来建筑住房，并以它为材料制成的预制，板轻巧、结实，强度高，在水预制，板轻巧、结实，强度高，在水中不会下沉。中不会下沉。22维尼纶水泥维尼纶水泥 瑞士用维尼纶作为增强材瑞士用维尼纶作为增

16、强材料，研制出这种新型水泥，以代替对料，研制出这种新型水泥，以代替对人体有害的石棉水泥。它耐热、抗寒、人体有害的石棉水泥。它耐热、抗寒、无毒、有粘性，被广泛用于建筑行业。无毒、有粘性，被广泛用于建筑行业。加糖水泥加糖水泥 它是由俄罗斯建筑科学院的它是由俄罗斯建筑科学院的研究人员开发出来的，硬度为普通水研究人员开发出来的，硬度为普通水泥的泥的5 5倍。它的材料是榨糖的下脚料和倍。它的材料是榨糖的下脚料和蔗糖，掺入水泥原料后经过烧结而成。蔗糖，掺入水泥原料后经过烧结而成。24速凝水泥速凝水泥 美国推出的这种水泥能在极美国推出的这种水泥能在极短的时间里凝固，特别适用于正在行短的时间里凝固，特别适用于

17、正在行驶的水泥船意外地穿洞漏水或者飞机驶的水泥船意外地穿洞漏水或者飞机跑道因损坏出现凹坑等紧急情况。它跑道因损坏出现凹坑等紧急情况。它能在几分钟内凝固，使得洞口或凹坑能在几分钟内凝固，使得洞口或凹坑修补如新。修补如新。硬软水泥硬软水泥 菲律宾科学家研制的这一新菲律宾科学家研制的这一新型水泥，在凝固之后变得硬邦邦的，型水泥，在凝固之后变得硬邦邦的，像普通水泥一样结实；但在上面钉钉像普通水泥一样结实；但在上面钉钉子时，却如同钉木板一样，能够毫不子时，却如同钉木板一样，能够毫不费力地钉进去。费力地钉进去。25焊接水泥焊接水泥 它是英国科技人员发明的，可它是英国科技人员发明的，可以如同电焊条焊接钢材似

18、的，用于修补以如同电焊条焊接钢材似的，用于修补断裂的水泥构件，它的牢固程度比未损断裂的水泥构件，它的牢固程度比未损坏的部分还要高。这种新型水泥很有实坏的部分还要高。这种新型水泥很有实用价值，能够使许多断裂的水泥构件得用价值，能够使许多断裂的水泥构件得到修补，重新利用，避免了浪费。到修补，重新利用，避免了浪费。地板水泥地板水泥 日本开发的这种新型水泥几乎日本开发的这种新型水泥几乎与木材相差无几，既可以用锯子去锯，与木材相差无几，既可以用锯子去锯，也能够用刨子去刨。用它为材料制作的也能够用刨子去刨。用它为材料制作的家具别具一格，像木制家具一样耐用。家具别具一格，像木制家具一样耐用。26第六节第六节

19、 耐火材料耐火材料一、一、耐火材料概述耐火材料概述二、二、耐火材料的组成耐火材料的组成三、三、耐火材料的结构耐火材料的结构四、四、耐火材料的性能耐火材料的性能五、五、我国的新型耐火材料我国的新型耐火材料六、六、世界耐火材料的新动态世界耐火材料的新动态28一、耐火材料概述一、耐火材料概述耐火材料一般是指耐火度在耐火材料一般是指耐火度在1580以上的无机以上的无机非金属材料。它包括天然矿石及按照一定的目非金属材料。它包括天然矿石及按照一定的目的要求经过一定的工艺制成的各种产品。具有的要求经过一定的工艺制成的各种产品。具有一定的高温力学性能、良好的体积稳定性，是一定的高温力学性能、良好的体积稳定性，

20、是各种高温设备必需的材料。各种高温设备必需的材料。耐火材料在无荷重时抵抗高温作用的稳定性，耐火材料在无荷重时抵抗高温作用的稳定性，即在高温无荷重条件下不熔融软化的性能称为即在高温无荷重条件下不熔融软化的性能称为耐火度，它表示耐火材料的基本性能。耐火度，它表示耐火材料的基本性能。29二、耐火材料的组成二、耐火材料的组成 1、化学组成化学组成 为了抵抗高温作用，必须选择高熔点化合物。为了抵抗高温作用，必须选择高熔点化合物。应用较多的是元素周期表中第二周期应用较多的是元素周期表中第二周期-主主族的硼、碳、氮、氧的化合物，其中以氧化物族的硼、碳、氮、氧的化合物，其中以氧化物居多。居多。主成分主成分耐火

21、材料中构成耐火基体的成分，耐火材料中构成耐火基体的成分，它的性质和数量决定制品的性质。主成分可以它的性质和数量决定制品的性质。主成分可以是氧化物，也可以是元素或某元素与另一元素是氧化物，也可以是元素或某元素与另一元素的化合物。的化合物。副成分副成分分为杂质成分和添加成分。前者分为杂质成分和添加成分。前者是无意或不得己带入的有害成分；后者是为了是无意或不得己带入的有害成分；后者是为了提高制品某方面性能而有意添加的成分。提高制品某方面性能而有意添加的成分。312、矿物组成、矿物组成 耐火材料矿物相可分为耐火材料矿物相可分为结晶相结晶相和和玻璃相玻璃相两类，又两类，又可分为可分为主晶相主晶相和和基质

22、基质。主晶相主晶相是构成耐火材料的主体，一般来说，主晶是构成耐火材料的主体，一般来说，主晶相是熔点较高的晶体，其性质、数量及结合状态相是熔点较高的晶体，其性质、数量及结合状态决定制品性质。决定制品性质。基质基质又称结合相，是填充在主晶又称结合相，是填充在主晶相之间的结晶矿物和玻璃相。相之间的结晶矿物和玻璃相。常见的耐火材料，多按主晶相和基质的矿物成分常见的耐火材料，多按主晶相和基质的矿物成分分为两类，一类是分为两类，一类是晶相和玻璃相共存的多成分材晶相和玻璃相共存的多成分材料制品料制品，其基质可以是玻璃相，也可以是晶体和，其基质可以是玻璃相，也可以是晶体和玻璃体二相的混合物；另一类为玻璃体二相

23、的混合物；另一类为仅含晶相的多成仅含晶相的多成分制品分制品，其基质为细微的结晶体，制品靠这种微，其基质为细微的结晶体，制品靠这种微小结晶体来实现主晶相之间的粘接。小结晶体来实现主晶相之间的粘接。32三、耐火材料的结构三、耐火材料的结构1 1、微观结构：、微观结构：耐火制品的显微组织结构常见耐火制品的显微组织结构常见有两种类型。图有两种类型。图(a)为硅酸盐为硅酸盐(硅酸盐晶体或玻璃硅酸盐晶体或玻璃体体)结合相胶结晶体颗粒的结构类型，图结合相胶结晶体颗粒的结构类型，图(b)为晶为晶体颗粒直接交错结合成的结晶网。体颗粒直接交错结合成的结晶网。332 2、耐火材料的宏观结构、耐火材料的宏观结构（1

24、1）气孔率和透气度）气孔率和透气度 耐火制品中的气孔类型耐火制品中的气孔类型1-封闭气孔；封闭气孔；2-开口气孔；开口气孔；3-贯通气孔贯通气孔 34（2 2）结构的各向异性）结构的各向异性 耐火制品结构的各向异性，主要在挤压成型时产耐火制品结构的各向异性，主要在挤压成型时产生，同时还取决于配料颗粒的不等量性。在自由生，同时还取决于配料颗粒的不等量性。在自由装料时，粉料颗粒定向地分布在垂直于重力方向装料时，粉料颗粒定向地分布在垂直于重力方向宽而平坦的平面上，成型压力又增加了这种定向宽而平坦的平面上，成型压力又增加了这种定向性。因此，垂直于成型压力方向上气孔的延伸性性。因此，垂直于成型压力方向上

25、气孔的延伸性不断增长。在成型压力条件下，还产生接触强度不断增长。在成型压力条件下，还产生接触强度的各向异性。由气孔所导致的结构强度和接触强的各向异性。由气孔所导致的结构强度和接触强度的各向异性，造成了耐火制品其它一些性能如度的各向异性，造成了耐火制品其它一些性能如透气性、导热性、热膨胀性等的各向异性。当制透气性、导热性、热膨胀性等的各向异性。当制品在长期使用的条件下，气孔会逐渐球化，这时品在长期使用的条件下，气孔会逐渐球化，这时其各向异性的显著性可以被减弱。其各向异性的显著性可以被减弱。35四、耐火材料的性能四、耐火材料的性能 1 1、耐火材料的热物理性能和导电性、耐火材料的热物理性能和导电性

26、热膨胀性热膨胀性 指制品在加热过程中的长度或体积变指制品在加热过程中的长度或体积变化，通常用线膨胀率和线膨胀系数来描述。化，通常用线膨胀率和线膨胀系数来描述。热导率热导率单位时间内，单位温度梯度时，单位面单位时间内，单位温度梯度时，单位面积试样所通过的热量叫热导率，亦称导热率或导热积试样所通过的热量叫热导率，亦称导热率或导热系数，单位为系数，单位为W/(mK)。比热容比热容常压下加热常压下加热1kg样品使之升温样品使之升温1所需热所需热量称为比热容。量称为比热容。温度传导性温度传导性说明温度分布的速度。说明温度分布的速度。导电性导电性耐火材料导电性强弱，通常用电阻率来耐火材料导电性强弱，通常用

27、电阻率来表示。表示。362 2、耐火材料的力学性质、耐火材料的力学性质 制品的耐压强度制品的耐压强度 单位面积试样所能承受的单位面积试样所能承受的极限载荷极限载荷。耐火材料高温耐压强度决定了制品的使用范围，耐火材料高温耐压强度决定了制品的使用范围，是耐火材料应用选择的重要依据。是耐火材料应用选择的重要依据。制品的高温抗折强度制品的高温抗折强度单位截面面积试样承单位截面面积试样承受弯矩作用直至断裂的应力。高温抗折强度可受弯矩作用直至断裂的应力。高温抗折强度可以反映出高温条件下，制品对物料撞击、磨损、以反映出高温条件下，制品对物料撞击、磨损、液态渣冲刷的抵抗能力。液态渣冲刷的抵抗能力。37粘结强度

28、粘结强度主要是表征不定形耐火材料在使主要是表征不定形耐火材料在使用条件下的强度指标。不定形耐火材料由于没用条件下的强度指标。不定形耐火材料由于没有外力作用下的强制成型排气过程，它所具有有外力作用下的强制成型排气过程，它所具有的抗压、抗折、抗剪切等能力，均来自其本身的抗压、抗折、抗剪切等能力，均来自其本身所具有的结合性能。所具有的结合性能。高温蠕变性高温蠕变性当材料在高温下承受小于其极当材料在高温下承受小于其极限强度的某一恒定荷重时，产生塑性变形，变限强度的某一恒定荷重时，产生塑性变形，变形量会随时间的增长而逐渐增加，甚至会使材形量会随时间的增长而逐渐增加，甚至会使材料破坏，这种现象叫蠕变。因此

29、对处于高温下料破坏，这种现象叫蠕变。因此对处于高温下的材料，应将温度和时间的因素与强度同时考的材料，应将温度和时间的因素与强度同时考虑。虑。由于制品所受外力不同，可分为高温压蠕变、由于制品所受外力不同，可分为高温压蠕变、拉伸蠕变、弯曲蠕变和扭转蠕变等。拉伸蠕变、弯曲蠕变和扭转蠕变等。383 3、耐火材料的高温使用性能、耐火材料的高温使用性能 耐火度耐火度 表示材料抵抗高温作用而不熔化的表示材料抵抗高温作用而不熔化的性能性能。荷重软化温度荷重软化温度 耐火制品在承受高温和恒定耐火制品在承受高温和恒定压负荷的条件下，产生一定变形时的温度。压负荷的条件下，产生一定变形时的温度。测定荷重软化温度的方法

30、分为示差升温法和非测定荷重软化温度的方法分为示差升温法和非示差升温法两大类。示差升温法两大类。39高温体积稳定性高温体积稳定性耐火材料在高温下长期使耐火材料在高温下长期使用时，其外形体积保持稳定不发生变化（收缩用时，其外形体积保持稳定不发生变化（收缩或膨胀）的性能。或膨胀）的性能。耐火材料在使用中再受高温作用时，由于一些耐火材料在使用中再受高温作用时，由于一些烧成变化继续进行，结果使制品的体积发生变烧成变化继续进行，结果使制品的体积发生变化化膨胀或收缩。这种不可逆的体积变化称膨胀或收缩。这种不可逆的体积变化称为残余收缩或膨胀，也称重烧收缩或膨胀。重为残余收缩或膨胀，也称重烧收缩或膨胀。重烧体积

31、变化的大小，表征制品的高温体积稳定烧体积变化的大小，表征制品的高温体积稳定性。性。40抗热震性抗热震性耐火材料对于急热急冷式的温度耐火材料对于急热急冷式的温度变动的抵抗能力，又称抗温度急变性、耐热崩变动的抵抗能力，又称抗温度急变性、耐热崩裂性、耐热冲击性、热震稳定性、热稳定性、裂性、耐热冲击性、热震稳定性、热稳定性、耐急冷急热性等。耐急冷急热性等。影响耐火材料抗热震性的主要原因是热膨胀性、影响耐火材料抗热震性的主要原因是热膨胀性、热导率等物理性质。热导率越高、热膨胀率越热导率等物理性质。热导率越高、热膨胀率越小，抗热层性越好。耐火制品的制品形状、组小，抗热层性越好。耐火制品的制品形状、组织结构

32、等对抗热震性也有影响。实践表明，增织结构等对抗热震性也有影响。实践表明，增大制品物料颗粒，或在制品中预制微裂纹，可大制品物料颗粒，或在制品中预制微裂纹，可以减小热应力，阻止裂纹扩展，由此可以提高以减小热应力，阻止裂纹扩展，由此可以提高制品的抗热震能力。制品的抗热震能力。41抗渣性、抗氧化性及抗水化性抗渣性、抗氧化性及抗水化性抗渣性抗渣性耐火材料在高温下抵抗熔渣侵蚀作耐火材料在高温下抵抗熔渣侵蚀作用而不破坏的能力。用而不破坏的能力。熔渣侵蚀熔渣侵蚀耐火材料在熔渣中的溶解过程及耐火材料在熔渣中的溶解过程及熔渣向耐火材料内部侵蚀的过程。侵入速度最熔渣向耐火材料内部侵蚀的过程。侵入速度最快的途径是通过

33、气孔侵入，因此提高耐火制品快的途径是通过气孔侵入，因此提高耐火制品致密度是提高抗渣能力的重要途径。致密度是提高抗渣能力的重要途径。抗氧化性抗氧化性含碳耐火材料在高温下抵抗氧化的含碳耐火材料在高温下抵抗氧化的能力。能力。42抗水化性抗水化性碱性耐火材料如氧化钙质材料，在碱性耐火材料如氧化钙质材料，在生产使用过程中与环境中水生产使用过程中与环境中水(气态或液态气态或液态)发生反发生反应而丧失强度的现象叫应而丧失强度的现象叫水化反应水化反应。耐火材料抵抗。耐火材料抵抗水化的能力叫水化的能力叫抗水化性抗水化性。提高制品抗水化性的措。提高制品抗水化性的措施主要是提高原料的煅烧温度，降低其化学反应施主要是

34、提高原料的煅烧温度，降低其化学反应活性。有时采用有机无水结合剂。或采用浸渍处活性。有时采用有机无水结合剂。或采用浸渍处理，以隔绝空气中水与制品的接触。理，以隔绝空气中水与制品的接触。43五、我国的新型耐火材料五、我国的新型耐火材料 1、耐火原料方面的进步耐火原料方面的进步 建成了各种档次的镁砂基地建成了各种档次的镁砂基地(包括电熔和烧结镁砂包括电熔和烧结镁砂)，镁砂的质量和生产能力均满足了耐火材料工业，镁砂的质量和生产能力均满足了耐火材料工业生产的需要；镁钙砂的纯度、烧结质量及抗水化生产的需要；镁钙砂的纯度、烧结质量及抗水化性能得到提高，建成了优质镁钙砂生产供应基地。性能得到提高，建成了优质镁

35、钙砂生产供应基地。通过铝矾土均化、提纯，建成了优质高铝矾土热通过铝矾土均化、提纯，建成了优质高铝矾土热料生产基地；研制成功了用高铝矾土直接电熔制料生产基地；研制成功了用高铝矾土直接电熔制取取A12O398.5%的刚玉生产技术；以工业的刚玉生产技术；以工业A12O3和部分高铝矾土熟料为基料，通过反应烧结合成和部分高铝矾土熟料为基料，通过反应烧结合成了优质锆刚玉莫来石熟料。了优质锆刚玉莫来石熟料。44通过研制新的研磨设备和微晶转相技术，建成了通过研制新的研磨设备和微晶转相技术，建成了粒径范围为粒径范围为1.0-4.0m的优质从的优质从A12O3-SiO2系微粉系微粉和和-微粉生产基地。微粉生产基地

36、。分别以铝矾土和轻烧分别以铝矾土和轻烧MgO或高纯镁砂和工业或高纯镁砂和工业A12O3为原料，合成出系列烧结与电熔镁铝尖晶石原料。为原料，合成出系列烧结与电熔镁铝尖晶石原料。通过锆英石选引和锆英石脱硅技术研究，建成了通过锆英石选引和锆英石脱硅技术研究，建成了优质锆英石精矿和优质锆英石精矿和ZrO285%(Fe2O3+TiO2+C1%)的脱硅锆供应基地。的脱硅锆供应基地。建成了高中档堇青石、钛酸铝合成原料基地，初建成了高中档堇青石、钛酸铝合成原料基地，初步形成了优质红柱石原料基地。其它如高纯大结步形成了优质红柱石原料基地。其它如高纯大结晶鳞片状石墨、耐火制品用各种有机、无机结合晶鳞片状石墨、耐火

37、制品用各种有机、无机结合剂、添加剂均形成了规模生产。剂、添加剂均形成了规模生产。45新型耐火材料制品新型耐火材料制品新型耐火材料制品新型耐火材料制品 碳结合制品和非氧化物制品碳结合制品和非氧化物制品 高效碱性制品和高铝制品高效碱性制品和高铝制品 氧化物与非氧化物复合耐火材料氧化物与非氧化物复合耐火材料 功能耐火材料功能耐火材料 优质节能耐火材料优质节能耐火材料 特种耐火材料特种耐火材料 ZrOZrO2 2-A1-A12 2OO3 3-A-A3 3S S2 2(莫来石莫来石莫来石莫来石)-SiC)-SiC复合材料复合材料复合材料复合材料 ZrOZrO2 2-A1-A12 2OO3 3-A-A3

38、3S S2 2(莫来石莫来石莫来石莫来石)-BN)-BN复合材料复合材料复合材料复合材料 O-Sialon-ZrOO-Sialon-ZrO2 2-C-C复合材料复合材料复合材料复合材料 微粉与高效不定形耐火材料微粉与高效不定形耐火材料微粉与高效不定形耐火材料微粉与高效不定形耐火材料 新型轻质耐火材料新型轻质耐火材料新型轻质耐火材料新型轻质耐火材料 46六、世界耐火材料的新动态六、世界耐火材料的新动态 1)由法国由法国Sowoi公司开发公司开发“陶瓷杯陶瓷杯”技术，显著减少了技术，显著减少了铁水渗透引起的损毁和热损失，避免了出铁口的区域过铁水渗透引起的损毁和热损失，避免了出铁口的区域过早损毁，提

39、高了高炉炉缸的寿命，早损毁，提高了高炉炉缸的寿命，“陶瓷杯陶瓷杯”用材料的用材料的主要化学成分是主要化学成分是A12O3，SiO2，Cr2O3，Sialon等，其各等，其各方面性能均有较大改进。方面性能均有较大改进。2)改进了高炉碳砖的结构和性能，采用高热导、高纯度、改进了高炉碳砖的结构和性能，采用高热导、高纯度、微气孔的热压碳砖，以克服碱侵蚀、碳沉积、铁水渗透微气孔的热压碳砖，以克服碱侵蚀、碳沉积、铁水渗透等原因造成的损毁。等原因造成的损毁。3)转炉炉衬寿命有了成倍提高。主要因为转炉炉衬寿命有了成倍提高。主要因为MgO-C砖的砖的质量，由于质量，由于Al-Mg合金抗氧化剂的加入得到显著提高。

40、合金抗氧化剂的加入得到显著提高。同时铁水预处理技术，挂渣技术的应用，火焰喷补新技同时铁水预处理技术，挂渣技术的应用，火焰喷补新技术同激光测厚技术相结合的新型喷补技术的应用，对转术同激光测厚技术相结合的新型喷补技术的应用，对转炉寿命的很高都起到了巨大的作用。炉寿命的很高都起到了巨大的作用。474)电炉炼钢得到进一步推广，优质碱性导电耐火材料的研电炉炼钢得到进一步推广，优质碱性导电耐火材料的研究与开发及经特殊高温处理的究与开发及经特殊高温处理的MgO-C导电耐火砖的应用，导电耐火砖的应用，为直流电弧炉的发展铺平道路。为直流电弧炉的发展铺平道路。5)以以MgO为基的碱性滑板抗侵蚀能力强，适用于为基的

41、碱性滑板抗侵蚀能力强，适用于Ca处理处理钢和钢和Al/Si镇静钢，已基本代替了镇静钢，已基本代替了A12O3-C相和相和A12O3-ZrO2-C滑板滑板.MgO-尖晶石滑板较尖晶石滑板较A12O3-ZrO2-C滑板使用次滑板使用次数提高一倍。数提高一倍。MgO质碱性滑板的进一步发展方向是提高致质碱性滑板的进一步发展方向是提高致密度，减小气孔率、增加密度，减小气孔率、增加C含量，以获得更好的高温力学含量，以获得更好的高温力学性能。性能。6)连铸用连铸用A12O3-C制品通过特定的盐处理使制品通过特定的盐处理使A12O3-C水口水口内表面氧化形成内表面氧化形成2-4mm厚无厚无C整体内衬，具有较好抗整体内衬，具有较好抗A12O3沉积效果；沉积效果；ZrO2-CaO-C，A12O3-CaF2-C是当前已是当前已采用的几种有效的防堵塞水口衬里材料。采用的几种有效的防堵塞水口衬里材料。7)钢包用耐火材料主要采用钢包用耐火材料主要采用A12O3-尖晶石浇注料，其显著尖晶石浇注料，其显著特点是好的抗蚀性、小的结构剥落和较长的使用寿命。特点是好的抗蚀性、小的结构剥落和较长的使用寿命。48