耐火材料的研究与发展摘要：本文通过使用一种新型研究方法对耐火材料的耐高温冲蚀磨损进行实验，了解了材料的的高温耐冲蚀磨损性能，着重讨论高温下影响耐火材料的耐磨损性能的因素，得出结论。
通过总结。
关键词：耐火材料高温耐冲蚀磨损性能研究方法发展前景目录1 文献综述 (2)1.1 引言 (2)1.2 耐火材料的介绍 (2)2 耐火材料的分类 (3)2.1按主晶相酸、碱性质分类 (3)2.1.1酸性材料制品 (3)2.12碱性材料制品 (3)2.13中性材料制品 (3)2.2按组成耐火材料主要成份分类 (3)2.2.1硅铝系列品 (3)2.2.2镁铬系列制品 (3)2.23.镁铝系列品 (3)2.2.4镁钙系列产品 (3)2.2.5镁硅系列制品 (3)2.3按耐火材料高低分类 (4)2.3.1普通 (4)2.3.2高级耐火材料 (4)2.3.3特级耐火材料 (4)2.4按是否定型分类 (4)3 耐火材料的高温耐冲蚀磨损性能实验 (4)3.1固体粒子冲蚀试验设备类按试验目的可分为 (4)3.1.1典型试验设备 (4)3.12评价材料用试验设备 (4)3.13大型台架性设备 (4)3.2试验室用来评价材料及机理研究设备 (5)3.3影响冲蚀磨损的因素 (5)3.4试验结果 (5)3.4.1体密和气孔率对冲蚀率的影响 (5)3.4.2水泥加入量对刚玉质耐火材料冲蚀率的影响 (5)3.4.3：硅微粉加入量对刚玉质耐火材料冲蚀率的影响 (5)3.4.4试样的临界粒度对刚玉质耐火材料冲蚀率的影响 (6)3.5实验结论 (6)3.5.1 (6)3.5.2 (6)3.5.3 (6)3.5.4 (6)3.5.5 (6)3.6材料冲蚀磨损的几种模型 (6)3.6.1 以弹塑性变形为主的冲蚀磨损模型微切削模型 (6)3.6.2压锻造成片模型 (6)3.6.3 以疲劳裂纹为主引起的冲蚀磨损模型 (7)3.6.4 二次冲蚀模型 (7)3.6.5脆性材料的冲蚀模型 (7)3.6 .6流体冲蚀模型 (7)4 耐火材料今后发展应注意的问题 (7)4.1实现可持续发展的研究 (7)4.1.1耐火材料矿产资源的综合利用 (8)4.1.2耐火材料的回收利用 (8)4.1.3减少于防止对环境的污染 (8)4.2几个值得注意的问题 (9)4.2.1新的思路，开发新的材料体系 (9)4.2.2注意耐火材料新功能的开发 (9)5 结论 (9)致谢....................................................................................................................... 错误！未定义书签。
参考文献： . (10)1 文献综述1.1 引言本文通过对耐火材料基本性能的初步了解和对其进行高温耐冲蚀磨损性能实验研究，以及对耐火材料在今后发展中应注意的问题进行分析，充分了解耐火材料的最新科技和其未来的前景。
1.2 耐火材料的介绍耐火材料是火度不低于1580℃的一类无机非金属材料。
耐火度是指耐火材料锥形体试样在没有荷重情况下，抵抗高温作用而不软化熔倒摄氏温度。
耐火材料广泛用于冶金、化工、石油、机械制造、硅酸盐、动力等工业领域，在冶金工业中用量最大，占总产量的50％～60％。
耐火材料与高温技术相伴出现，大致起源于青铜器时代中期。
中国东汉时期已用粘土质耐火材料做烧瓷器的窑材和匣钵。
20世纪初，耐火材料向高纯、高致密和超高温制品方向发展，同时出现了完全不需烧成、能耗小的不定性材料和耐火纤维。
现代，随着原子能技术、空间技术、新能源技术的发展，具有耐高温、抗腐蚀、抗热振、耐冲刷等综合优良性能的耐火材料得到了应用。
2 耐火材料的分类2.1按主晶相酸、碱性质分类2.1.1酸性材料制品这类产品中以石英（SiO2)为第一相,SiO2属酸性氧化物，帮而得名。
硅砖是酸性材料的代表产品；半硅砖、耐碱砖、耐酸砖中SiO2含量60％到80％，是半酸性材料。
2.12碱性材料制品以MgO、CaO为主晶相，因MgO、CaO是碱土氧化物，故而称为碱性耐火材料。
它们的熔点高，抗碱性渣（C/S＞2)侵蚀能力很强，属于高级耐火材料，但它们易于水化。
镁铬砖、白云石砖、橄榄石砖等产品，主要华化学成份也是MgO、CaO也属于碱性材料。
2.13中性材料制品以Al2O3、ZrO2为主晶相，它们的化学行为可变，当遇到碱性氧化物时表现出酸性特点，如生成MgO、Al2O3、Al2O3、ZrO2；遇到有强酸性氧化物时又表现碱性特点。
如生成黏土砖、高铝砖、菒来石砖是中性材料代表产品。
锆英石制品也是中性产品。
2.2按组成耐火材料主要成份分类所谓主要成份是指第一相和第二相成份，含量大约占化学成份总量的90％左右。
现代耐火材料技术发展越来越多项材料配料，故出现第二相、第三相成份，调节第二相、第三相成份即可产生新的技术，在化学组成上超出了第一相分类局限性，是应用最普遍的一种分类方法。
2.2.1硅铝系列品要硅铝系列材质中，主要成分是SiO2、Al2O3，它包括黏土砖、高铝砖、硅线石、蓝晶石、红柱石、莫来石砖等制品。
2.2.2镁铬系列制品镁铬系列中主要成分是MgO、Cr2O3，方镁石为第一相，镁铬尖晶石为第二相，属于这个系列的产品有镁铬砖和铬镁砖。
2.23.镁铝系列品主要成分是MgO、Al2O3，由于它们生成MgO.Al2O3，镁铬系列制品中都含有镁质材料。
2.2.4镁钙系列产品主要成分是以MgO、CaO。
它们都有极高的熔点，是重要的镁质材料。
2.2.5镁硅系列制品镁砂系的主要成分是SiO2，当C/S＜5时，SiO2和MgO生成MgO.Al2O3（镁橄榄石），从显微矿物组成角度说，纯铝系列的主要产品有镁铝砖、方镁石尖晶石砖、刚玉尖晶石砖，不定型材料中的铝－尖晶石浇注料也属于镁铝系列产品。
2.3按耐火材料高低分类耐火材料由多种矿物组成，各种矿物自有熔点，在高温下它们或者共存，或者生成第三者矿物，出现低共熔融温度。
耐火材料是低共熔融状态下的温度，但要高于低共熔融温度。
耐火材料指标越高。
表明抵抗高温能力越好，用耐火材料指标高低将耐火材料分成“普通”“高级”“特级”三档。
2.3.1普通耐火度1580～1770℃，耐火度1580～1770℃相当于SiO2-Al2O3二元系中Al2O315%～45%耐火制品，组成原料的主要矿物是高岭石。
2.3.2高级耐火材料耐火度1770～2000℃，高铝砖、莫来石砖、普通镁质制品、镁铝砖、普通镁铬砖、橄榄石砖属于这个档次。
2.3.3特级耐火材料耐火度大于2000℃，纯氧化物制品、熔铸制品、高纯直接结合镁铬砖、尖晶石砖、非氧化物制品等属于这个档次。
目前，耐火材料界很少使用这个分类方法，它过于简单的表述了耐火材料技术，有些产品（用合成料）虽然耐火度并不是太高，但技术含量却非常高，是名符其实的特级耐火材料。
2.4按是否定型分类按产品出厂前交货形状分为定型产品和不定型产品。
凡称为砖者均为定型产品。
各种浇注料、补炉料、捣打料、火泥等均为不定型产品。
定型产品分为致密型和隔热型，耐火砖属于致密型制品，混凝土虽是定型交货产品，但它属于不定型产品。
3 耐火材料的高温耐冲蚀磨损性能实验3.1固体粒子冲蚀试验设备类按试验目的可分为3.1.1典型试验设备这类设备可以严格控制条件，以便了解各参数对冲蚀行为的影响，有时为了弄清单元冲蚀过程，使用的试验条件往往与实际情况相距较大。
这方面较有代表性的是单颗粒冲蚀试验设备。
3.12评价材料用试验设备为使试验结果具有一定代表性，使几个关键参数尽可能接近或达到实际情况如磨粒的种类、粒度、形状、攻角及速度等，在保持冲蚀机理不变的前提下作强化试验，以便在较短的试验时间内获得可靠的数据。
这类设备主要用来作材料耐冲蚀性能评价，也可以作冲蚀机理研究。
3.13大型台架性设备为满足某些工程设计要求，必须对材料耐冲蚀性作实际测定，而专门设计建造具有一定规模的模拟设备。
这类设备耗资较大，试验周期较长，能同时在几个关键性参数上达到或接近实际工况条件。
这是工程项目研究中不可缺少的设。
3.2试验室用来评价材料及机理研究设备试验室冲蚀设备可以根据粒子获得速度或使它达到与靶材相对速度的办法分类：即真空中自由落体式、气流喷砂式、旋转臂式、离心加速式等四类。
自由落体设备中粒子靠重力加速，故速度受到限制，一般只能达5m/s。
气流喷砂式设备是用高速气体携带砂粒，这是目前最常用的试验方法，其冲蚀参数容易控制，操作显得方便。
但是，粒子速度与气流速度有明显偏离。
正如Finnie 指出：为了使粒子加速到空气流速度（152m/s）的0.6 倍，则需要把加速管子的长度保持在1.6m，这在试验室内往往难以实现。
离心式粒子加速器较容易把粒子加速到高速，但必须对粒子运动轨迹作细致分析才能得出正确结论。
3.3影响冲蚀磨损的因素冲蚀角、冲蚀速度、冲蚀时间及粒子流量、环境温度、粒子特性、材料性质、3.4试验结果以刚玉质耐火材料作为试样，用四组试样，每组四块，进行高温冲蚀试验可得出以下结论：3.4.1体密和气孔率对冲蚀率的影响脆性材料的显微组织对材料冲蚀行为有重要影响。
陶瓷晶体内部往往存在大量的缺陷，晶界、晶相、气孔和裂纹等因素都会造成结构上的微不均匀，对冲蚀造成大的影响这是因为气孔等缺陷的存在使得裂纹容易在这些部位萌生和扩展，较多的气孔更容易造成材料的流失；晶粒的细化导致晶粒边界的增多，从而限制了裂纹的扩展[1]。
牟军认为冲蚀损伤往往发源于材料的最薄弱环节，即冲蚀破坏取决于材料中的最大缺陷尺寸，并指出可以通过改善显微组织来提高材料的抗冲蚀性能[2]。
3.4.2水泥加入量对刚玉质耐火材料冲蚀率的影响纯铝酸钙水泥的矿物组成主要为CA2，一般为60%~73%；其次为CA，一般为26~30%；还有少量的CA6和α- Al2O3等[3]。
CA2和CA 遇水后水化主要形成结晶良好的针状或片状水化铝酸钙矿物晶体。
烧结过程中，900℃之前，水化铝酸钙脱除90%左右的游离水和部分结合水，气孔率增加。
剩余6~10%的结合水是进入配位结构以羟基形态存在的结合水，在900~1200℃之间脱除时，使原有晶格破坏，形成新的矿物结构，即二次CA 、CA2化。
这导致了气孔率增加，致密度下降。
1500℃烧结后，纯铝酸钙水泥所形成的主要物相为CA 和α-Al2O3，以及少量的CA6、C2AS 等。
3.4.3：硅微粉加入量对刚玉质耐火材料冲蚀率的影响微粉具有填隙作用，增加硅微粉用量可以提高强度，但线变化率也增大。
众所周知,在以硅微粉为结合系统中，早期强度的获得是由于SiO2微粉遇水后形成胶粒，并吸附铝酸钙水化过程中缓慢溶出的Al3+ 和Ca2+离子，使其ξ电位下降，当达到“等电点”时即发生凝结硬化。