耐火材料的3种主要化学组成

　　耐火材料的化学组成是它的基本特征。一种耐火材料在一定条件下能否形成某种物相,为何出现此种物相，并具有某些特定性质，以及如何从本质上改变材料的某些特定性质，都首先取决于其化学组成。根据耐火材料中各种化学成分的含撤和作用，通常将其分为主成分、杂质和外加成分三类。

　　A 主成分

　　耐火材料中的主成分是指占绝大多数的，对材料高温性质起决定性作用的化学成分。耐火材料之所以具有良的抵抗高温作用的性能，以及许多耐火材料又各具特性，完全或基本上取决于主成分。通常，对耐火材料依化学组成分类，以及对许多同材质的耐火材料划分为若干等级，都是或多半是根据其主成分的种类以及其含量多寡而定的。

　　可作为耐火材料主成分的都是具有很高晶格能的高熔点或分解温度很高的单质或化合物。要求它在耐火材料生产或服役过程中能形成稳定的具有良性能的矿物，在自然界储量较高而旦较易提取与利用。在地壳中分布较多，可作为耐火材料主成分的主要是氧化物。另外，有一些碳化物、氮化物、硅化物和硼化物，也可作为耐火材料的主成分。几种高熔点氧化物和一些非氧化物的熔点见表3-4。

　　耐火材料的化学组成-几种高熔点氧化物和非氧化物熔点表

　　现在，生产与使用较广泛的耐火材料中的主成分主要是A1203、BeO、Cr2O3、MgO、CaO、Si02、ThO2、UO2、ZrO2等氧化物和SiC、WC、B4C等碳化物以及A1N、Si3N4等氮化物。推荐阅读》》》电炉炉壁用耐火材料

　　B 杂质

　　杂质是指在耐火材料中不同于主成分的,含量微少而对耐火材料的抵抗高温性质往往带来危害的化学成分。这种化学成分多是由含主成分的原料中夹带而来的。

　　耐火材料的杂质中有的是易熔物，有的本身具有很卨熔点，但同主成分共存时，却可产生易熔物。故杂质的存在往往对主成分起强的助熔作用。助熔作用虽有时有助于材料的液相烧结，但对材料抵抗高溫作用却有严重危害。助熔作用愈强，即由于杂质的存在，系统中开始形成液相的温度愈低，或形成液相量愈多,或随着溫度升高液相量增长速度愈快，以及所形成的液相黏度愈低和润湿性愈好，危富愈严重。如对主成分为Si02的材料而论，若含Na20、A120,、Ti02、CaO和FeO中任一氧化物，除其中Na2O熔点较低以外，其他氧化物虽具有较高的熔点，但与Si02共存，却都有助熔作用，见表3-5。

　　耐火材料化学组成-某些氧化物对SiO2的助熔作用

　　可见，若Na20与Si02共存，由于开始形成液相的温度很低，故以Si02为主成分的耐火材料中，若含有少量Na20,即可对其高温性质带来严重危害。若以SiO2为主成分的耐火材料中分别含有A1203和Ti02，虽然Si02-Al203与Si02-TiO2两系统的共熔温度相近，分別为1595℃和1550℃,但在共熔温度下系统内每1%杂质氣化物生成的液相里却差别较大，前者约为后者1.9倍。而且，随温度的升高，此差别更大，如在1600℃，约为2.3倍。因此,杂质A1203，较Ti02对Si02的熔剂作用强。氧化铝对硅质耐火材料的高温性能危害大。

　　另外，当杂质与主成分共存时，若生成的液相黏度较低，且随温度升高黏度降低愈快以及润湿性愈好，则对耐火材料的危害愈严重因此，提高耐火材料抵抗高温的性能，须严格控制杂质的含量。

　　C 外加成分

　　外加成分常称外加剂，是在耐火制品生产中为特定目的另外加入的少量成分。如为促进材料中某些物相的形成和转化，而加入的矿化剂;为抑制材料中某些物相形成，而加入的抑制剂或稳定剂;为促进材料的烧结，而加入的助熔剂等。总之，在耐火材料生产中，采取加入少量外加剂可在一定程度上改变材料的组成与结构，从而便于生产和使制品获得某种预期特性。但须注意，切勿因此而严重影响其抵抗高温作用的基本性质。