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礬土-碳化硅磚于20世紀(ji)90年代初試制成(cheng)功， 曾叫做HMS高(gao)耐磨(mo)磚， 在(zai)建材行業(ye)也(ye)稱(cheng)硅(gui)莫磚。耐磨(mo)系數高(gao)于磷酸(suan)鹽結合高(gao)鋁磚五倍以(yi)上(shang)。早(zao)在(zai)1891年美國人艾奇發明合成了碳化硅，其(qi)具有高的(de)耐(nai)火(huo)度(du)和熱導率(lv)，低的(de)熱膨脹系數，在還原性氣氛下到2600℃保持穩定。根據結合(he)相的不同，可(ke)以將碳化(hua)硅制品分為莫(mo)來(lai)石結合(he)、黏土(tu)結合(he)、二氧化(hua)硅結合(he)、Si3N 4結合、Sialon結(jie)合(he)、Si2N2O結合等。其不同結合碳(tan)化硅(gui)質耐(nai)火(huo)材(cai)料的性能指(zhi)標見表1。
20世(shi)紀80年代末(mo)期，氧化(hua)物(wu)與非(fei)氧化(hua)物(wu)的復相耐火材(cai)(cai)料成為研(yan)究(jiu)熱門，在鐘香崇(chong)院士的領導下，我國也開展了(le)(le)復相耐火材(cai)(cai)料的研(yan)究(jiu)，作為非(fei)氧化(hua)物(wu)，碳化(hua)硅(gui)得到(dao)了(le)(le)很大(da)的關注，碳化(hua)硅(gui)-鋯(gao)英石、碳化硅-莫(mo)來石、碳(tan)化硅-剛(gang)玉等(deng)先后研制(zhi)成功。相(xiang)較于單(dan)一碳化(hua)硅(gui)材(cai)(cai)(cai)料，這些復(fu)相(xiang)耐火(huo)材(cai)(cai)(cai)料具有更好(hao)的(de)性(xing)(xing)能，其一：抗氧(yang)化(hua)性(xing)(xing)較好(hao)，復(fu)相(xiang)材(cai)(cai)(cai)料的(de)氧(yang)化(hua)屬于保護性(xing)(xing)氧(yang)化(hua)， 碳化(hua)硅(gui)氧(yang)化(hua)得到的(de)SiO2會在(zai)材(cai)料(liao)(liao)(liao)表面形成保護層， 阻礙了(le)氧化向材(cai)料(liao)(liao)(liao)內部的(de)滲透(tou)； 其(qi)二：復(fu)相(xiang)材(cai)料(liao)(liao)(liao)燒成溫度(du)較單一材(cai)料(liao)(liao)(liao)低(di)，而復(fu)相(xiang)材(cai)料(liao)(liao)(liao)的(de)強度(du)卻更高；其(qi)三：可(ke)以結(jie)合不同(tong)物相(xiang)的(de)優(you)良性能(neng)。純剛(gang)玉結(jie)合碳(tan)(tan)化硅材(cai)料(liao)(liao)(liao)，靠(kao)碳(tan)(tan)化硅氧化產生(sheng)的(de)SiO2與基(ji)質(zhi)中的AI2O 3反應生成(cheng)莫來石(shi)結合但是體(ti)系中生成(cheng)的二(er)次莫來石(shi)有限， 燒成(cheng)溫度(du)也比較高，因此，需要通過添加金(jin)屬硅和鋁等添加物來實現(xian)二(er)次莫來石(shi)化(hua)。在我國，天然高鋁礬土資源得天獨(du)厚，屬于(yu)水鋁石(shi)-高嶺石型(xing)， 用高鋁(lv)礬(fan)土熟料與SiC生產復相耐火材料， 受(shou)到了很大關注。特級(ji)或(huo)者(zhe)一級(ji)高鋁(lv)熟料主要由剛玉、莫來(lai)石及(ji)少量(liang)玻璃相組成(cheng)， 它構成(cheng)礬(fan)土-碳化硅的骨架， 基質由SiC、SiO2、SiO2質材料構成。二次(ci)莫來(lai)石化效(xiao)應由(you)碳化硅氧化產生的(de)SiO2與基質中的(de)AI2O 3反應(ying)產生(sheng)。為了防止碳化硅的過(guo)度氧(yang)化導致材料的強(qiang)度下(xia)降，一(yi)般會往材料中加(jia)入抗氧(yang)化劑金屬硅或者鋁(lv)，但(dan)是加(jia)入量一(yi)般不超過(guo)2%，因(yin)為過高的(de)(de)加(jia)入量產(chan)生的(de)(de)莫來(lai)石化(hua)會導致材料(liao)的(de)(de)顯氣(qi)孔率上(shang)升。此(ci)外，礬土中的(de)(de)雜質氧化(hua)鈦和氧化(hua)鐵(tie)可以作為助燒劑，有利于試樣的(de)(de)燒結(jie)致密化(hua)。因(yin)此(ci)，礬土-碳(tan)化(hua)硅(gui)(gui)主要(yao)由(you)莫(mo)來石、剛玉(yu)、碳(tan)化(hua)硅(gui)(gui)和玻璃(li)(li)相(xiang)組成，在顆粒(li)交界(jie)處形成的為莫(mo)來石、玻璃(li)(li)相(xiang)及碳(tan)化(hua)硅(gui)(gui)。
礬土—碳化硅復相(xiang)材料技術要求
隨(sui)著礬土-碳化工(gong)藝技術的(de)進步，其制品的(de)質量(liang)得(de)到了顯著的(de)提(ti)高(gao)，技術性(xing)能要求也大幅度提(ti)高(gao)。一般來說，礬土-碳(tan)化(hua)硅磚具(ju)有如下的優良性能：
(1)耐(nai)高(gao)溫
所用(yong)的(de)襯磚須經得住1400℃左右的持(chi)續高(gao)溫負荷(he)，荷(he)重(zhong)軟化溫度應超過1500℃，以確保在工作溫度(du)下的良(liang)好的體積穩定性(xing)。
(2)耐磨(mo)性好(hao)
礬土-碳(tan)化硅的(de)主晶(jing)相是莫來石(shi)、碳(tan)化硅、剛玉；其中(zhong)碳(tan)化硅具有良(liang)好的(de)耐磨性，較高的(de)莫氏硬度和(he)體積密度
(3)抗熱震性能優良
礬土-碳(tan)化硅磚應用在水泥回轉窯時，窯每轉動一(yi)次(ci)時，耐(nai)火材料(liao)就(jiu)會經受與水泥熟料(liao)接觸到(dao)直接暴(bao)露在窯內的(de)氣體中，這(zhe)個過(guo)程一(yi)般(ban)會經歷(li)將近400℃的溫差，周(zhou)期性的熱應(ying)力對礬土-碳化(hua)硅耐火材料有很大的損壞，因此，要求(qiu)礬土(tu)-碳化硅復相(xiang)材料(liao)應具有(you)良好的抗熱(re)震(zhen)性能(neng)。
(4)抗酸堿性氣體侵蝕性能優良
窯氣流(liu)中的SO2、Na2O、K2O等氣體容易通過裂紋(wen)或者氣孔進入(ru)到材料的(de)內部，與(yu)材料中的(de)組分發生反應，導致耐(nai)火材料的(de)損毀，因此(ci)，要求(qiu)礬土-碳化硅應具有良好(hao)的(de)抗酸堿性氣體侵蝕的(de)能力。
(5)隔熱性(xing)能好
礬土(tu)-碳化硅的熱導(dao)率(2.3~2.5W/(m-K))較堿(jian)性制品(pin)(2.69~2.74W/(m·K))低；用(yong)于水泥回轉窯各(ge)部位，與堿(jian)性磚相比(bi)，筒體表面(mian)溫(wen)度(du)會降低100℃以上，具有(you)節能環保的(de)重要(yao)意義。
