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耐火材料高性能化與納米技術的應用
發布時間：2017/5/15 17:28:34 點擊率： 來源:艾米 作者：榮盛耐材近幾年，關于納米技術在耐火材料中應用的研究越來越多，主要是在耐火材料中引入納米粉體、引入溶膠和引入納米材料的前驅物來改善顯微結構、提高材料性能，取得了較好的效果。因此，將納米技術在耐火材料中加以應用，有助于實現高性能化，對開發新型高性能納米復合耐火材料具有重要意義。
納米技術在不定形耐火材料中的應用
納米技術在不定形耐火材料中的應用主要體現在澆注料中，引入的方式主要有外加納米粉、以溶膠為結合劑和引入前驅物后原位形成納米結構。利用納米粉自身特性、分布和表面、界面效應來達到提高結合性、減少加水量、降低有害組分、增加反應活性、提高某些性能的目的。
鋁、硅等溶膠與對應的氧化物納米粉相比，價格要低得多，將其作為結合劑取代水泥等傳統結合劑，將降低雜質組分，提高材料性能，目前在此方面的研究成為新熱點。有很多專家學者系統研究了溶膠對剛玉基澆注料性能的影響。結果表明，在剛玉基澆注料中引入硅溶膠可明顯提高澆注料在800~1200℃下的熱態強度、抗熱震性和抗侵蝕性。鋁、硅溶膠作為結合劑取代水泥在剛玉-尖晶石澆注料和Al2O3-SiC-C澆注料中應用時，納米顆粒可促進燒結，結構較致密，氣孔微細化，抗侵蝕性優良;且硅溶膠與Al2O3反應生成莫來石，進而明顯提高澆注料的高溫強度和抗熱震性。在澆注料中加入溶膠-凝膠法得到的納米尖晶石，在相同實驗條件下，其流動性比加氧化鎂細粉和加共沉淀法制得的微米級尖晶石高出80%，同時具有優良的熱震穩定性和抗渣性。
納米粉可促進澆注料燒結，改善顯微結構和某些性能。但由于價格昂貴，其在不定形耐火材料中應用時的性價比值得考慮，因此應尋找廉價的納米源，提高性價比。
研究結果可知，在澆注料中引入溶膠作結合劑，可明顯提高性能并降低澆注料中有害成分的含量，且溶膠相對價格低，因此可作為工業化大規模應用的納米源物料。
另一種較經濟地引入納米相的方法是加入納米前驅物，使其受熱分解后生成原位納米相。有研究者將納米碳酸鈣引入到剛玉-尖晶石澆注料中，高溫下納米碳酸鈣分解，原位生成鋁酸鈣系礦物，能明顯提高澆注料在800~1400℃的熱態抗折強度和抗熱震性能，對澆注料抗高堿度渣性能的影響較小，但明顯降低了抗低堿度渣的侵蝕性和滲透性。其原理在于800℃燒后納米CaCO3分解成CaO，并與Al2O3反應生成無定形鋁酸鈣，產生原位結合;隨溫度升高，鋁酸鈣逐漸和更多地與Al2O3反應，直到1600℃后完全生成板狀CA6，并均勻分布在澆注料中。
納米技術在氧化物制品中的應用
納米技術在氧化物制品中應用的研究主要集中在引入納米粉體以促進燒結或作為礦化劑改善顯微結構以及提高氧化物制品的韌性等方面。
在相同工藝條件下，外加1%納米Fe2O3可使鎂鉻磚的燒成溫度降低150℃左右，納米Fe2O3改善了鎂鉻磚的顯微結構，常溫抗折強度和耐壓強度大幅度提高。在剛玉磚基質中加入0~3%的α-Al2O3納米粉和0~12%的α-Al2O3微粉，可以促進固相燒結，改善燒結性能，使燒結溫度降低200~400℃;剛玉磚中加入少量的α-Al2O3納米粉和適量的α-Al2O3微粉可以顯著提高試樣的高溫抗折強度，并對抗熱震性能有一定的改善作用。在剛玉質、ZrO2質耐火材料中分別引入納米Al2O3和納米ZrO2，能促進材料燒結，并在材料中形成一種以納米顆粒為核的類似于“晶內型”的復合結構，因而增強了材料的力學性能，提高了材料的抗熱震性。納米粉的加入量為1.5%時，制品的綜合性能達到佳。
近年來，國內外較多研究報道有關在氧化物制品或非氧化物制品中引入Al2O3、SiO2、TiO2、ZrO2等納米粉，以降低氧化物制品的燒結溫度。但納米粉價格昂貴，且在基體中不易分散均勻，其性價比及工業化應用的可行性值得探討。目前有關納米粉促進燒結方面的報道逐年減少。應選擇物美價廉且易于工業化應用的納米源，比如引入價格相對較低的溶膠或凝膠以及一些納米前驅體，使其加熱過程中原位形成納米相，進而優化材料結構、提高材料性能。
此外，納米技術在A12O3-C和ZrO2-C等含碳耐火材料中應用也取得較好的效果。引入納米材料后，材料顯微結構得以改善，性能提高。將過渡金屬催化劑(Fe、Co和Ni)引入到A12O3-C材料中，原位生成碳納米纖維，提高了材料的熱態強度和抗熱震性。
榮盛耐材對于納米材質耐火材料有一定研究，如果您需要相關耐火材料，歡迎致電榮盛耐材有限公司。
納米技術在不定形耐火材料中的應用
納米技術在不定形耐火材料中的應用主要體現在澆注料中，引入的方式主要有外加納米粉、以溶膠為結合劑和引入前驅物后原位形成納米結構。利用納米粉自身特性、分布和表面、界面效應來達到提高結合性、減少加水量、降低有害組分、增加反應活性、提高某些性能的目的。
鋁、硅等溶膠與對應的氧化物納米粉相比，價格要低得多，將其作為結合劑取代水泥等傳統結合劑，將降低雜質組分，提高材料性能，目前在此方面的研究成為新熱點。有很多專家學者系統研究了溶膠對剛玉基澆注料性能的影響。結果表明，在剛玉基澆注料中引入硅溶膠可明顯提高澆注料在800~1200℃下的熱態強度、抗熱震性和抗侵蝕性。鋁、硅溶膠作為結合劑取代水泥在剛玉-尖晶石澆注料和Al2O3-SiC-C澆注料中應用時，納米顆粒可促進燒結，結構較致密，氣孔微細化，抗侵蝕性優良;且硅溶膠與Al2O3反應生成莫來石，進而明顯提高澆注料的高溫強度和抗熱震性。在澆注料中加入溶膠-凝膠法得到的納米尖晶石，在相同實驗條件下，其流動性比加氧化鎂細粉和加共沉淀法制得的微米級尖晶石高出80%，同時具有優良的熱震穩定性和抗渣性。
納米粉可促進澆注料燒結，改善顯微結構和某些性能。但由于價格昂貴，其在不定形耐火材料中應用時的性價比值得考慮，因此應尋找廉價的納米源，提高性價比。
研究結果可知，在澆注料中引入溶膠作結合劑，可明顯提高性能并降低澆注料中有害成分的含量，且溶膠相對價格低，因此可作為工業化大規模應用的納米源物料。
另一種較經濟地引入納米相的方法是加入納米前驅物，使其受熱分解后生成原位納米相。有研究者將納米碳酸鈣引入到剛玉-尖晶石澆注料中，高溫下納米碳酸鈣分解，原位生成鋁酸鈣系礦物，能明顯提高澆注料在800~1400℃的熱態抗折強度和抗熱震性能，對澆注料抗高堿度渣性能的影響較小，但明顯降低了抗低堿度渣的侵蝕性和滲透性。其原理在于800℃燒后納米CaCO3分解成CaO，并與Al2O3反應生成無定形鋁酸鈣，產生原位結合;隨溫度升高，鋁酸鈣逐漸和更多地與Al2O3反應，直到1600℃后完全生成板狀CA6，并均勻分布在澆注料中。
納米技術在氧化物制品中的應用
納米技術在氧化物制品中應用的研究主要集中在引入納米粉體以促進燒結或作為礦化劑改善顯微結構以及提高氧化物制品的韌性等方面。
在相同工藝條件下，外加1%納米Fe2O3可使鎂鉻磚的燒成溫度降低150℃左右，納米Fe2O3改善了鎂鉻磚的顯微結構，常溫抗折強度和耐壓強度大幅度提高。在剛玉磚基質中加入0~3%的α-Al2O3納米粉和0~12%的α-Al2O3微粉，可以促進固相燒結，改善燒結性能，使燒結溫度降低200~400℃;剛玉磚中加入少量的α-Al2O3納米粉和適量的α-Al2O3微粉可以顯著提高試樣的高溫抗折強度，并對抗熱震性能有一定的改善作用。在剛玉質、ZrO2質耐火材料中分別引入納米Al2O3和納米ZrO2，能促進材料燒結，并在材料中形成一種以納米顆粒為核的類似于“晶內型”的復合結構，因而增強了材料的力學性能，提高了材料的抗熱震性。納米粉的加入量為1.5%時，制品的綜合性能達到佳。
近年來，國內外較多研究報道有關在氧化物制品或非氧化物制品中引入Al2O3、SiO2、TiO2、ZrO2等納米粉，以降低氧化物制品的燒結溫度。但納米粉價格昂貴，且在基體中不易分散均勻，其性價比及工業化應用的可行性值得探討。目前有關納米粉促進燒結方面的報道逐年減少。應選擇物美價廉且易于工業化應用的納米源，比如引入價格相對較低的溶膠或凝膠以及一些納米前驅體，使其加熱過程中原位形成納米相，進而優化材料結構、提高材料性能。
此外，納米技術在A12O3-C和ZrO2-C等含碳耐火材料中應用也取得較好的效果。引入納米材料后，材料顯微結構得以改善，性能提高。將過渡金屬催化劑(Fe、Co和Ni)引入到A12O3-C材料中，原位生成碳納米纖維，提高了材料的熱態強度和抗熱震性。
榮盛耐材對于納米材質耐火材料有一定研究，如果您需要相關耐火材料，歡迎致電榮盛耐材有限公司。
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