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礬土(tu)-碳化(hua)硅磚于20世紀(ji)90年代(dai)初試制(zhi)成功， 曾叫做HMS高耐磨磚， 在(zai)建材行(xing)業也稱硅莫磚。耐磨系數高于磷(lin)酸鹽結合高鋁磚五(wu)倍以上。早在(zai)1891年美國(guo)人艾(ai)奇發明(ming)合成(cheng)了碳化硅，其(qi)具有高的耐火度和熱導率，低(di)的熱膨脹系(xi)數，在還(huan)原性氣氛(fen)下到2600℃保持穩定。根據結(jie)合相的(de)不同，可以將碳化硅(gui)制品(pin)分為莫來石結(jie)合、黏土結(jie)合、二氧化硅(gui)結(jie)合、Si3N 4結合、Sialon結合、Si2N2O結(jie)合等(deng)。其(qi)不同結(jie)合碳化硅質耐火(huo)材(cai)料的性(xing)能指標(biao)見表1。
20世紀80年代末(mo)期(qi)，氧(yang)化物(wu)(wu)與(yu)非氧(yang)化物(wu)(wu)的(de)復(fu)相耐火材料(liao)(liao)成為(wei)研(yan)究熱(re)門，在(zai)鐘香崇院士的(de)領導下，我國也開展(zhan)了(le)復(fu)相耐火材料(liao)(liao)的(de)研(yan)究，作為(wei)非氧(yang)化物(wu)(wu)，碳化硅得到了(le)很大(da)的(de)關(guan)注，碳化硅-鋯英石、碳(tan)化硅(gui)-莫來石、碳化硅-剛玉等先后研(yan)制成功(gong)。相較于單一碳(tan)化(hua)(hua)硅材料，這些(xie)復相耐火材料具有更好的(de)性能(neng)，其一：抗氧化(hua)(hua)性較好，復相材料的(de)氧化(hua)(hua)屬(shu)于保(bao)護性氧化(hua)(hua)， 碳(tan)化(hua)(hua)硅氧化(hua)(hua)得到(dao)的(de)SiO2會在材(cai)料(liao)(liao)(liao)表面形(xing)成(cheng)保護層(ceng)， 阻礙了氧化向(xiang)材(cai)料(liao)(liao)(liao)內部的(de)(de)滲(shen)透； 其(qi)二：復(fu)相(xiang)(xiang)材(cai)料(liao)(liao)(liao)燒成(cheng)溫(wen)度(du)較單(dan)一材(cai)料(liao)(liao)(liao)低，而復(fu)相(xiang)(xiang)材(cai)料(liao)(liao)(liao)的(de)(de)強度(du)卻更高；其(qi)三：可以結(jie)合不同(tong)物相(xiang)(xiang)的(de)(de)優良性能(neng)。純剛玉結(jie)合碳(tan)化硅材(cai)料(liao)(liao)(liao)，靠碳(tan)化硅氧化產(chan)生的(de)(de)SiO2與基質中的AI2O 3反應生(sheng)成莫(mo)(mo)來(lai)石(shi)(shi)結合但是體系中生(sheng)成的二次莫(mo)(mo)來(lai)石(shi)(shi)有限(xian)， 燒成溫度也比(bi)較高，因(yin)此(ci)，需(xu)要通過添加金屬硅和鋁(lv)等添加物來(lai)實現二次莫(mo)(mo)來(lai)石(shi)(shi)化。在(zai)我(wo)國(guo)，天然高鋁(lv)礬土資(zi)源得天獨厚，屬于水鋁(lv)石(shi)(shi)-高嶺(ling)石型(xing)， 用高鋁礬土(tu)熟(shu)料與(yu)SiC生產復相耐火材料， 受到了很大關注。特級(ji)或者一(yi)級(ji)高鋁(lv)熟(shu)料主(zhu)要由剛(gang)玉、莫來石及少(shao)量玻璃相組(zu)成， 它(ta)構成礬土(tu)-碳化硅的骨架， 基(ji)質由SiC、SiO2、SiO2質材料構成。二(er)次莫來石(shi)化(hua)(hua)效應(ying)由(you)碳(tan)化(hua)(hua)硅氧化(hua)(hua)產生(sheng)的SiO2與基質中(zhong)的AI2O 3反應產生。為了防止碳化(hua)硅的過度(du)氧化(hua)導致材(cai)料(liao)的強(qiang)度(du)下(xia)降(jiang)，一般會往(wang)材(cai)料(liao)中加入抗氧化(hua)劑金屬硅或者鋁，但是加入量一般不(bu)超過2%，因為過高的(de)加入量產生的(de)莫來石(shi)化會導致(zhi)材料的(de)顯氣孔率上升。此外，礬土中的(de)雜質氧(yang)化鈦和氧(yang)化鐵(tie)可以作為助(zhu)燒劑，有(you)利于試樣的(de)燒結致(zhi)密化。因此，礬土-碳(tan)化(hua)硅主要由莫來(lai)(lai)石、剛玉、碳(tan)化(hua)硅和玻璃(li)相組成，在顆粒(li)交界處形成的為(wei)莫來(lai)(lai)石、玻璃(li)相及碳(tan)化(hua)硅。
礬土—碳化硅復相(xiang)材料技術(shu)要求
隨(sui)著礬土-碳化工藝技術的(de)(de)進(jin)步，其(qi)制品的(de)(de)質(zhi)量(liang)得到了顯著的(de)(de)提高(gao)，技術性能(neng)要求(qiu)也大(da)幅度提高(gao)。一(yi)般來說，礬(fan)土-碳化硅磚(zhuan)具(ju)有(you)如下的優良性能：
(1)耐高溫(wen)
所用的襯磚須(xu)經得住1400℃左右(you)的(de)持(chi)續高溫負(fu)荷，荷重軟化(hua)溫度應超過1500℃，以(yi)確保在(zai)工作溫度下的良好的體積(ji)穩定性。
(2)耐(nai)磨性(xing)好
礬土-碳(tan)化(hua)硅(gui)的主晶相是莫來石、碳(tan)化(hua)硅(gui)、剛(gang)玉；其中碳(tan)化(hua)硅(gui)具有良好的耐磨(mo)性(xing)，較高的莫氏硬度(du)(du)和體積密度(du)(du)
(3)抗熱震性能優良
礬土(tu)-碳化硅磚應用在水泥回(hui)轉窯(yao)時，窯(yao)每轉動一次(ci)時，耐火材料就(jiu)會經(jing)(jing)受與水泥熟料接觸到直接暴露(lu)在窯(yao)內的氣體中，這個過(guo)程(cheng)一般會經(jing)(jing)歷將近400℃的溫差(cha)，周期性(xing)的熱應力對礬土(tu)-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(gui)復相材料應具有良好的抗(kang)熱震性能(neng)。
(4)抗酸堿性氣體侵蝕性能優良
窯氣流中的(de)SO2、Na2O、K2O等氣(qi)體容易通(tong)過裂紋或者氣(qi)孔進入到(dao)材料的內部(bu)，與材料中的組分發(fa)生反應(ying)，導致(zhi)耐(nai)火材料的損毀，因(yin)此，要求礬土-碳化硅應(ying)具有良好(hao)的抗酸堿性氣體侵蝕的能力。
(5)隔熱性能好
礬(fan)土-碳化硅(gui)的熱導率(2.3~2.5W/(m-K))較堿性制品(pin)(2.69~2.74W/(m·K))低(di)；用(yong)于(yu)水泥(ni)回轉窯各部位，與堿性磚相(xiang)比，筒(tong)體表面(mian)溫度會降(jiang)低(di)100℃以上，具有(you)節能環保的重(zhong)要意義(yi)。
