另一类是既含晶相又含玻璃相的多相组成体。如粘土砖、 硅砖等，这些制品在烧结时也产生一定数量的液相。液 相在冷却过程中，形成非晶态玻璃基质，将晶体胶结在 一起。 耐火材料的微观组织结构也有两种类型：一种是由硅酸 盐类玻璃体结合物胶结晶体的结构类型；另一类由晶体 颗粒直接交错结合成结晶网。 微观结构上的差别取决于耐火材料的组成和制备工艺。 组成和工艺条件不同，所形成的矿物相的种类、数量、 晶粒大小和结合情况不同，获得的耐火制品的高温使用 性能也将不同。
14
3
Deliang Chen (Zhengzhou University) 3 2010-10-7 Deliang Chen (Zhengzhou University) 4
耐火砖
2010-10-7
7.2 耐火材料的分类
(1)按组成来划分：耐火材料可分为硅质制品、硅酸铝质制品、 镁质制品、白云石(质)制品、铬质制品、碳质制品、锆质制 品、纯氧化物制品及非纯氧化物制品等。 (2)按工艺方法来划分：可分为泥浆浇注制品、可塑成形制品、 半干压成形制品、由粉状非可塑料捣固成形制品、由熔融料 浇注的制品、经喷吹或拉丝成形的制品及由岩石锯成的天然 制品等。 (3)根据耐火度来分，可分为普通耐火材料制品，其耐火度 为1580℃～l770℃；高级耐火材料制品，其耐火度为 1770℃~2000℃；特级耐火材料制品，其耐火度为2000℃以 上。
2010-10-7 Deliang Chen (Zhengzhou University) 9
从化学组成看，构成耐火材料的主要物质一般都具有很高 的熔点，下表列出了一些常见耐火材料组分的熔点。
2010-10-7
Deliang Chen (Zhengzhou University)
10
（2）矿物组成 矿物组成：指由材料中的氧化物或非氧化物形成的不同矿物相 及其含量。矿物相分为结晶相和玻璃相两类。结晶相种类很 多，在微观结构中，熔点较高且起主导作用的晶相称为主晶 相，其性质、数量、晶体大小和排列分布等因素决定了材料的 基本性能，在材料主晶相间填充的其他不同成分的晶相和玻璃 相，称为结合相，也是基质材料。在不定形耐火材料中，基质 材料具有决定性的作用。 按其主晶相和基质成分可分为两类：一类是仅含晶相的多 成分制品，基质多为细微的结晶体。如镁砖、铬镁砖等耐火材 料。这些制品在高温下烧结时，产生一定数量的液相，但液相 在冷却过程中并不形成玻璃，而是形成结晶性基质，将主晶相 胶结在一起，基质晶体的成分不同于主晶相成分。
2010-10-7 Deliang Chen (Zhengzhou University) 5
(4) 根据耐火材料的外形来分，可分为定形耐火材料制品， 如烧成砖、电熔砖(熔铸砖)、耐火隔热砖以及实验和工业用 坩埚、器皿等特殊制品；不定形耐火材料制品，简称散装 料，在使用地点才制成所需要的形状和进行热处理，如浇注 料、捣打料、投射料、喷射料、耐火泥等；耐火纤维，如铝 纤维、硅酸铝纤维等，使用时一般经过二次加工成毯、毡、 板、绳、组合件和纤维块制品。
2010-10-7 Deliang Chen (Zhengzhou University) 7 2010-10-7 Deliang Chen (Zhengzhou University) 8
7.3 耐火材料的组成
（b）杂质成分 耐火材料的原料绝大多数是天然矿物，含有一定量的杂质。 这些杂质是某些能与耐火基体作用而使其耐火性能降低的氧化 物或化合物，通常称为溶剂型杂质。 例如镁质耐火材料化学成分中的主要成分是MgO，其他氧 化物成分属于杂质成分。因杂质成分的熔剂作用使系统的共熔 液相生成温度降低，单位熔剂生成的液相量增多，且随温度上 升液相量增长速度加快。液相粘度愈小，润湿性愈好，则杂质 熔剂作用愈强。杂质的熔剂作用可通过相应的相平衡图定量计 算来进行比较。 （c） 添加成分 在耐火材料的生产中，为了促进其高温变化和降低烧成温度， 有时加人少量的添加成分。如在制造ZrO2质耐火材料时，为了 利用ZrO2优越的热稳定性，避免在1000~1200℃范围的破坏性晶 型转变，常加入CaO、MgO、Y2O3等稳定剂；又如在制造高含 量Al2O3耐火材料时，往往添加少量的MgO以促进烧结。hengzhou University) 12
2010-10-7
Deliang Chen (Zhengzhou University)
11
2
属于直接交错结合成结晶网的制品具有更优越的高温性 能，因此，国内外都在致力于研究和制造直接结合砖， 即采用高纯原料，减少砖中低共熔结合物，并在高温下 使少量液相移向颗粒间隙中，而不包围在固体颗粒周 围，使固体颗粒构成连续的结晶网，形成直接结合的结 构，从而显著提高制品的高温性能，延长使用寿命。
2010-10-7
Deliang Chen (Zhengzhou University)
6
1
（1）化学组成 （a）主成分 主成分是耐火制品中构成耐火材料基体的成分，是耐火材 料的特性基础。主成分的性质和数量直接决定制品的性质。 耐火材料按其主成分的化学性质可分为三类： 酸性耐火材料。含有相当数量的二氧化硅(SiO2)，酸性 最强的耐火材料是硅质耐火材料，几乎由94％～97％的SiO2 构成。粘土质耐火材料与硅质相比，SiO2的量较少，是弱酸 性的，半硅质耐火材料居于中间。 中性耐火材料。主要指碳质耐火材料、高铝质耐火材料 (Al2O3，45％以上)，它们是偏酸性而趋于中性的耐火材料， 铬质耐火材料则是偏碱性而趋于中性的耐火材料。 碱性耐火材料。其中含有相当数量的MgO和CaO等。镁 质和白云石质耐火材料是强碱性的．铬镁系和镁橄榄石质耐 火材料以及尖晶石耐火材料属于弱碱性耐火材料。
思考题和习题 1. 耐火材料有哪些分类方法?根据耐火材料的外形来分 类，可将耐火材料分成哪几类? 2. 简述耐火材料的化学组成特点并说明杂质成分在耐火材 料生产中的作用。
2010-10-7
Deliang Chen (Zhengzhou University)
13
2010-10-7
Deliang Chen (Zhengzhou University)
第七章 耐火材料的基本概念与 制备工艺
陈德良
E-mail: dlchen@ 郑州大学材料科学与工程学院
2010-10-7 Deliang Chen (Zhengzhou University) 2
7.1 什么是耐火材料？
耐火材料是指耐火度不低于1580℃的无机非金属材料，它 是为高温技术服务的基础材料，是砌筑窑炉等热工设备的 结构材料，也是制造某些高温容器和部件或起特殊作用的 功能材料。耐火材料被广泛地应用在冶金、建材、化工、 石油、机械和原子能等工业领域中。 耐火材料是以铝矾土、硅石、菱镁矿、白云石等天然矿石为 原料经加工后制造的耐高温结构材料。除天然原料外，现 在，采用某些工业原料和人工合成莫来石、尖晶石、碳化硅 等原料制造的耐火材料也日益增多。用于纯金属或特殊合金 的熔炼以及高温技术方面制造氧化物和难熔化合物的耐火材 料，也得到了很大的发展。耐火材料构成了品种繁多而庞杂 的耐火材料体系。