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氧化鋯在耐火材料中的應(yīng)用
發(fā)布者:jingrui1234  發(fā)布時間:2021-01-06 08:46:34

氧化鋯在耐火材料中的應(yīng)用

   

在科技高速發(fā)展的形勢下,制取耐高溫,康復(fù)師,高性能,高效益的新型材料,首先必須解決制取過程中所需要的耐火材料。耐火材料的特點如下:


1.力學(xué)性質(zhì)

特種耐火材料的彈性模量都大。大多數(shù)具有較高的機械強度,但與金屬材料相比,由于脆性,抗沖擊強度甚低。絕大多數(shù)的特種耐火材料具有較高的硬度,因此耐磨,耐氣流或塵粒沖刷性比較好。大多數(shù)特種耐火材料的高溫蠕變都比較小,最大的是二硅化鉬。蠕變值的大小與結(jié)晶尺寸,晶界物質(zhì),氣孔率等有關(guān)系。


2.熱學(xué)性質(zhì)

(1)熱膨脹性:熱膨脹性指材料的線度和體積溫度升降發(fā)生可逆性增減的性能。常以線膨脹數(shù)或體積膨脹系數(shù)表示。大多數(shù)特種耐火材料的線膨脹系數(shù)都比較大,僅有熔融石英,氧化硼,氧化硅的線膨脹系數(shù)比較小。


3.使用性質(zhì)

(1)耐火性:特種耐火材料的熔點幾乎都在2000℃以上,最高的碳化鉿(HfC)和碳化鉭(TaC)為3887℃和3877℃。耐火度也很高,在氧化氣氛中,氧化物的使用溫度甚至接近熔點。氮化物,硼化物碳化物在中性或還原性氣氛中比氧化物有更高的使用溫度,例如TaC在N2氣氛中可使用到3000℃,BN在Ar氣氛中可使用到2800℃。耐高溫性能依次為:碳化物>硼化物>氮化物>氧化物。而它們的高溫抗氧化性為:氧化物>硼化物>氮化物>碳化物。

(2)抗熱震性:在特種耐火材料中,由于氧化鈹?shù)臒釋?dǎo)率低,大多數(shù)硼化物的熱導(dǎo)率也不高,熔融石英的線膨脹系數(shù)特別小,所以抗熱震性很好。某些纖維制品及纖維增強復(fù)合制品有較高的氣孔率及抗張強度,這些材料的抗熱震性比較好。碳化硅,氮化硅,氮化硼,二硅化鉬等也有較好的抗熱震性。


而熔點高,化學(xué)穩(wěn)定好,高溫性能優(yōu)良氧化物材料并不多,氧化鋯VK-R30)是用溫度高(2300℃~2400℃),化學(xué)穩(wěn)定性好,不易分解,抗酸堿爐渣侵蝕性強,是良好的特種氧化物耐火材料。

納米二氧化鋯VK-R30為白色粉末,因燒結(jié)溫度及添加氧化釔等穩(wěn)定物含量的不同可分為單斜相、四方相和立方相三種,溶于硫酸、HF。納米氧化鋯分散性,具有良好的熱化學(xué)穩(wěn)定性、高溫導(dǎo)電性和較高的強度和韌性,機械、熱學(xué)、電學(xué)、光學(xué)性質(zhì)良好,納米氧化鋯粒徑小、穩(wěn)定性強,具有耐酸、耐堿、耐腐蝕、耐高溫的性能。

氧化鋯VK-R30)耐火材料指以氧化鋯為主要成分的制品。目前國內(nèi)這類耐火材料對氧化鋯的要求集中在 ZrO2一CaO,ZrO2一MgO,ZrO2一Y203三個系列 ,其 中 Z 一CaO使用量。氧化鋯耐火材料制品的質(zhì)量水平在很大程度上取決于原料 ,氧化鋯原料的化學(xué)成分決定了材料可能的晶體結(jié)構(gòu)和制品的化學(xué)穩(wěn)定性,原料的粒度控制基本決定了制品的使用性能,原料的制備工藝決定了原料的晶體結(jié)構(gòu)和雜質(zhì)含量。


氧化鋯在耐火材料中的作用

(1)良好的化學(xué)穩(wěn)定性,延長 Fe等金屬離子對耐火材料制品的侵蝕 。

(2)改善材質(zhì)的性能,提高耐火材料制品的熱穩(wěn)定性 。

(3)可根據(jù)復(fù)合項的不同性能,優(yōu)選生產(chǎn)工藝提高耐火材料制品的性能和降低生產(chǎn)成本。


氧化鋯耐火材料的幾種應(yīng)用

1)氧化鋯坩堝

   氧化鋯的熔點高達2700℃,即使加熱到1900多攝氏度也不會與熔融的鋁、鐵、鎳、鉑等金屬,硅酸鹽和酸性爐渣等發(fā)生反應(yīng),所以用氧化鋯材料制作的坩堝能成功地熔煉鉑、鈀、釕、銫等鉑族貴金屬及其合金,亦可用來熔煉鉀、鈉、石英玻璃以及氧化物和鹽類等。

2)氧化鋯耐火纖維

    氧化鋯纖維是一種能夠在1600℃以上超高溫環(huán)境下長期使用的陶瓷纖維耐火材料,具有比氧化鋁纖維、莫來石纖維、硅酸鋁纖維等更高的使用溫度和更好的隔熱性能,并且高溫化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、耐腐蝕、抗氧化、不易揮發(fā)、無污染。

3)氧化鋯窯爐材料

    氧化鋯作為耐火材料主要用在大型玻璃池窯的關(guān)鍵部位,早期使用的鋯質(zhì)耐火材料,其氧化鋯含量僅為33%~35%,日本旭硝子公司研制成功含氧化鋯94%~95%的鋯質(zhì)耐火材料,將其使用在玻璃窯頂部和關(guān)鍵部位,大大提高了玻璃窯的壽命。


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