1、陕西科技大学耐火材料复习题1.什么是耐火材料耐火材料：耐火度不低于 1580的无机非金属材料。国际标准化组织(ISO)正式出版的国际标准中规定：“耐火材料是耐火度至少为 1500的非金属材料或制品(但不排除那些含有一定比例的金属)” ，即耐火材料是用作高温窑炉等热工设备的结构材料，以及工业用高温容器和部件的材料，并能承受相应的物理化学变化及机械作用。2.陶瓷结合和直接结合的概念是什么？a 陶瓷结合(硅酸盐结合)结构特征:耐火制品主晶相之间由低熔点的硅酸盐非晶质和晶质联结在一起而形成结合 。 即普通镁砖中硅酸盐基质与方镁石之间的结合。使用注意点：此类耐火制品在高温时，低熔点的硅酸盐首先在较低的温
2、度下成为液相（或玻璃相软化） ，大大降低了耐火制品的高温性能。b 直接结合：结构特征是耐火制品主晶相之间由晶体颗粒直接交错结合成结晶网而形成结合。如氮化硅结合碳化硅制品的中氮化硅基质与碳化硅之间的结合。使用注意点：属于直接结合结构类型的制品的高温性能(高温力学强度、抗渣性和热震稳定性)要优越得多。3.耐火材料的化学组成和矿物组成有什么区别？1. 化学组成 化学组成是耐火材料制品的基本特性。耐火材料化学组成按各成分含量和其作用分两部分：占绝对多量的基本成分主成分和占少量的从属的副成分。副成分：原料中伴随的夹杂成分和工艺过程中特别加入的添加成分(加入物)。2.矿物（物相）组成耐火材料（制品）一般说
3、来是一个多相组成体，其矿物组成取决于耐火材料的化学组成和生产工艺条件，矿物组成可分为两大类：结晶相与玻璃相，其中结晶相又分为主晶相和次晶相。4.简述主晶相、次晶相、基质和杂质的概念？主晶相是指构成耐火制品结构的主体而且熔点较高的结晶相。次晶相又称第二固相，是在高温下与主晶相共存的第二晶相。基质(结合相):填充于主晶相之间的不同成分的结晶矿物（次晶相）和玻璃相。杂质：耐火材料中由原料及加工过程中带入的非主要成分的化学物质（氧化物、化合物等） 。5.耐火度、荷重软化点的定义，表示方法？什么叫荷重软化开始点，影响耐火度和荷重软化点的因素是什么？（1） 耐火度：耐火材料在无荷重条件下，抵抗高温作用而不
4、熔化的性质。用截头三角锥（2830mm）表示。（2） 荷重软化点： 材料在温度与荷重双重作用下抵抗变形的能力，即指耐火材料试样在固定压力下，不断升高温度，试样发生一定变形量和坍塌时的温度。表示方法：一般是在0.2MPa 的固定载荷下，以一定的升温速度均匀加热，测定试样（3650mm 直圆柱体）压缩 0.6%、4%、40% 时的温度。（3） 试样压缩 0.6%时的变形温度即为试样的荷重软化开始温度，即通常所说的荷重软化点。（4） 影响耐火度的因素：a 化学组成。b 分布情况。（5） 影响荷重软化点的因素：a，化学矿物组成。晶相构造和性状、晶相与液相的比例和相互作用、液相粘度等。b，生产工艺。制品
5、烧成温度和气孔率等。c，原料纯度、杂质成分的性质和含量。d ，测定条件。升温速率快，荷软温度较高。6.重烧收缩和线膨胀有什么区别，引起重烧收缩的原因是什么？引起重烧收缩的原因：(1)烧成过程中，物理化学变化没达到烧成温度下的平衡状态，高温长期使用，一些物理化学变化会继续进行。(2)烧成不充分的制品，在窑炉上使用再受高温作用时，烧成变化继续进行，制品的体积发生变化膨胀或收缩。7、大多数制品重烧都是收缩，为什么砌筑窑炉时还要留膨胀缝？留膨胀缝的依据是什么？耐火材料在烧成过程中，其间的物理化学变化一般都未达到烧成温度下的平衡状态，当制品在长期使用中，受高温作用时，一些物理化学变化仍然会继续进行；制品
6、在实际烧成过程中，会有烧成不充分的制品，此种制品在窑炉上使用再受高温作用时，由于一些烧成变化继续进行，结果使制品的体积发生变化一膨胀或收缩。热膨胀性是指耐火制品在加热过程中的长度变化，炉窑在常温下砌筑，而在高温下使用时炉体要膨胀。为抵消热膨胀造成的应力，需预留膨胀缝。8.蓝晶石、硅线石、红柱石的特性硅线石和红柱石精矿料可直接制砖，蓝晶石不宜直接用来制砖。但通过对其粒度的调整，也可直接制砖。天然硅线石族精料粉状料加入到基质料中+矾土熟料等（或低等）高铝硅线石粒度小于 0.5mm，红柱石可适当放宽至小于 2mm，蓝晶石为 0.1470.074mm。制品的烧成温度为 13501500（莫来石化转变温
7、度体积效应） 。 添加红柱石低蠕变砖的性能：优良的高温性能，尤其是荷重软化温度高，蠕变率低7.试绘出有矿化剂存在下的 SiO2 随温度变化的状态图，注明各种变体的转变温度及体积变化。加热纯 SiO2 时，其晶型是怎样转化的？没有矿化剂时：石英转变为鳞石英或方石英时，矿化剂很少或几乎没有，-石英形成 -方石英。10.高铝制品的热震稳定性比粘土砖差，I、等高铝砖比等高铝砖更差些 ？高铝制品的抗渣性制品中 A12O3 含量和液相量， 抗渣性 。高铝制品高温结构强度、热震稳定性及抗渣性。 原料纯度 ，改变基质的化学矿物组成，玻璃相数量 ，调整玻璃相成分，制品的高温结构强度、热震稳定性及抗渣性 。-石英
8、 -鳞石英 -鳞石英 -石英 -方石英 -鳞石英 -方石英 熔融体 5738701171631802701723105011.试标出 Al2O3-SiO2 二元系相图不同区域的相组成，并在横坐标下方标出硅砖、叶腊石砖、粘土砖、硅线石砖、莫来石砖、一等高铝砖、特等高铝砖和刚玉砖中五种砖主要化学组成所处的大致位置 8.荷重变形曲线不同的原因与耐火材料制品中化学矿物组成的关系？荷重变形曲线不同的原因：存在的结晶相、晶体构造和性状。a 晶体形成网络骨架,变形温度高，b 晶体以孤岛状分散于液相中,变形温度由液相的含量及粘度所决定。晶相和液相的数量及液相在一定温度下的粘度。晶相与液相的相互作用，会改变液相
9、的数量和性质。13.碳化硅耐火材料的生产方法（1）粘上结合碳化硅质材料生产工艺：碳化硅+加入部分结合粘土，成型、烧成。结合粘土的量一般不超过 15%。粘土做结合剂时粘土中铝氧与碳化硅在 11001150反应引起膨胀。2Al2O3+SiC=4AlO+SiO+CO，4AlO+O2=2Al2O3，SiO+O2=2SiO2。烧成温度：13501400 。（2）二氧化硅结合碳化硅材料生产工艺流程图：碳化硅原料+二氧化硅+结合剂混练成型烘干烧成拣选成品。（3）莫来石结合碳化硅：莫来石+碳化硅等为原料，莫来石含量约 5%8%.，纸浆或糊精作为结合剂。成型：半干压，1380烧成，莫来石与碳化硅晶体牢固地结合在
10、一起。（4）自结合碳化硅自结合碳化硅: 低温型的 -SiC 结合高温型的 -SiC。生产原理：碳化硅颗粒+碳+金属硅粉，1450的温度下埋碳烧制，硅粉和碳反应生成低温型 -SiC， -SiC 结合碳化硅颗粒（5）氮化硅结合碳化硅在碳化硅+15%25%金属硅粉，混入适量的结合剂，经困料后成型，在氮化炉中通入高纯氮气以一定的温度和压力制度氮化反应烧结。其反应式为：3Si+ 2N2Si3N4Si3N4 和 SiC 均为共价键性极强的化合物，有相似的物理化学性能，在高温状态下仍保持高的键合强度。9.14 隔热耐火材料生产方法隔热耐火制品的生产产方法：a 烧尽加入物法(可燃物加入法)砖的泥料中加入容易烧
11、尽的可燃物，制品在烧成后有气孔，炭末，锯木屑，泡沫苯乙烯，b 泡沫法。泥料中加入泡沫剂，松香皂等，以机械方法使之起泡，经烧成后获得多孔的制品。c 化学法。利用能适当产生气体的化学反应，在制砖工艺过程中获得一种多孔的制品，用白云石或方镁石加石膏，以硫酸作发泡剂。碳酸盐和酸，苛性碱和铝，金属和酸。d 多孔材料法用天然的硅藻土，人造的粘土泡沫熟料，氧化铝空心球，氧化锆空心球，等多孔原料制取轻质耐火砖。15 堇青石一莫来石质窑具特性和使用堇青石一莫来石质窑具概述堇青石一莫来石质窑具是当今建筑卫生陶瓷和日用陶瓷制品烧成过程中使用较为普遍的一种窑具材料。堇青石材料具有低热膨胀的特点，平均为 a=2.310
12、-6K-1,具有优越的热震稳定性，但高温性能较差，莫来石材料耐火度达 1850，具有高温稳定性，其热膨胀系数为 a=2.310-6K-1，两者热膨胀系数的失匹配，使得两相界面形成微细裂纹，使得合成的复合材料具有优良的热震稳定性及较好的高温性能。16.“按规定比例配合的各种原料是和同一原料的各不同颗粒组成的粉料”这一句话的如何理解？17 混练过程和原理混练过程：（1）快速混合过程：该阶段中，不同成分，不同粒度的颗粒移动，均匀度快速提高：（2）扩散混合阶段：混合达到一定程度后，有的颗粒扩散到新出现的物料上，这阶段表现为均匀程度增加比（1）阶段小了；（3）后期混合阶段：包括两种作用，1）颗粒偏析主要由重力、离心力作用，大颗粒偏析出来。2）团聚、捏合由于长时间的混合，受到液体架桥和毛细管引力、粘结剂附着力、范德华引力、机械捏合力的作用，物料发生团聚和捏合。机理：1）对流混合，颗粒成团的移动；2）扩散混合，颗粒分散到新出现的粉料面上；3）剪切混合，在物料团块内部颗粒之间 相对的缓慢移动，在物料中形成若干滑移面，在混合过程中，三种机理不能截然分开。
