常用工程材料-非金屬材料

　　非金屬材料

　　非金屬材料也是重要的工程材料。它包括耐火材料、耐火隔熱材料、耐蝕(酸)非金屬材料和陶瓷材料等。

　　1.耐火材料

　　(1)耐火材料的主要性能指標(biāo)和分類：

　　1)耐火材料的主要性能指標(biāo)。

　�、� 耐火度。耐火度是耐火材料受熱后軟化到一定程度的溫度。

　�、� 荷重軟化溫度。

　�、� 高溫化學(xué)穩(wěn)定性。高溫化學(xué)穩(wěn)定性是耐火材料抗?fàn)t氣和爐料腐蝕的能力;

　�、� 抵抗溫度變化的能力越好，則耐火材料在經(jīng)受溫度急劇變化時(shí)越不易損壞;

　�、� 抗壓強(qiáng)度要好;

　　⑥ 密度和比熱容

　�、� 熱導(dǎo)率要小，隔熱性能要好，電絕緣性能要好。

　　2)耐火材料的分類

　　① 耐火砌體材料。按材質(zhì)高低，分為普通耐火材料和特種耐火材料;按材料密度分為重質(zhì)耐火材料和輕質(zhì)耐火材料;按耐火材料的主要化學(xué)成分分為粘土磚、高鋁磚、硅磚、氧化鋁磚、石墨和碳制品以及碳化硅制品等。

　�、� 耐火水泥及混凝土。低鈣鋁酸鹽耐火水泥是用優(yōu)質(zhì)鋁釩土和石灰石，按一定比例配合經(jīng)燒結(jié)、磨細(xì)制成。

　　耐火混凝土具有施工簡(jiǎn)便、價(jià)廉和爐襯整體密封性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，但強(qiáng)度較低。按照膠結(jié)料的不同，耐火混凝土分為水硬性耐火混凝土、火硬性耐火混凝土和氣硬性耐火混凝土;按照密度的高低，可分為重質(zhì)耐火混凝土和輕質(zhì)耐火混凝土兩類。

　　2.耐火隔熱材料

　　耐火隔熱材料，又稱為耐熱保溫材料。它是各種工業(yè)用爐(冶煉爐、加熱爐、鍋爐爐膛)的重要筑爐材料。常用的隔熱材料有硅藻土、蛭石、玻璃纖維(又稱礦渣棉)、石棉，以及它們的制品如板、管、磚等。

　　3.耐蝕(酸)非金屬材料

　　(1)鑄石。鑄石是以輝綠巖、玄武巖、頁(yè)巖等天然巖石為主要原料，經(jīng)熔化、澆注、結(jié)晶、退火而成的一種硅酸鹽結(jié)晶材料。鑄石具有極優(yōu)良的耐磨與耐化學(xué)腐蝕性、絕緣性及較高的抗壓性能。其耐磨性能比鋼鐵高十幾倍至幾十倍。

　　(2)石墨。石墨按照來源不同可分為天然石墨和人造石墨。它不僅具有高度的化學(xué)穩(wěn)定性，還具有極高的導(dǎo)熱性能。

　　石墨材料具有高熔點(diǎn)(3700℃)，在高溫下有高的機(jī)械強(qiáng)度。當(dāng)溫度增加時(shí)，石墨的強(qiáng)度隨之提高。石墨在3000℃以下具有還原性，并且在中性介質(zhì)中有很好的熱穩(wěn)定性。在急劇改變溫度的條件下，石墨比其他結(jié)構(gòu)材料都穩(wěn)定，不會(huì)炸裂破壞，石墨的導(dǎo)熱系數(shù)比碳鋼大2倍多，所以，石墨材料常用來制造傳熱設(shè)備。

　　石墨具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性。除了強(qiáng)氧化性的酸(如硝酸、鉻酸、發(fā)煙硫酸和鹵素)之外，在所有的化學(xué)介質(zhì)中都很穩(wěn)定，甚至在熔融的堿中也很穩(wěn)定。

　　(3)玻璃。按形成玻璃的氧化物可分為硅酸鹽玻璃、磷酸鹽玻璃、硼酸鹽玻璃和鋁酸鹽玻璃等，其中硅酸鹽玻璃是應(yīng)用最為廣泛的玻璃品種。

　　(4)天然耐蝕石料。天然耐蝕石料的組成含二氧化硅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于55.0%，且其含量越高耐酸性能越好。含氧化鎂、氧化鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在50.0%以上的石料，有較好的或好的耐堿性能，但不耐酸侵蝕。而某些耐酸石料含二氧化硅雖然很高，由于結(jié)構(gòu)致密也能耐堿侵蝕。

　　(5)水玻璃型耐酸水泥。水玻璃型耐酸水泥具有能抗大多數(shù)無機(jī)酸和有機(jī)酸腐蝕的能力，但不耐堿。

　　4.陶瓷材料

　　陶瓷材料屬于硅酸鹽材料。目前陶瓷的應(yīng)用已滲透到各類工業(yè)、各種工程和各個(gè)技術(shù)領(lǐng)域。陶瓷材料有著許多區(qū)別于其它材料的物理化學(xué)性能。比如高溫化學(xué)穩(wěn)定性、超硬的特點(diǎn)和極好的耐腐蝕性能。

　　(1)陶瓷材料的分類

　　工程陶瓷材料的分類見教材圖1.1.2。它們可用于制造某些工業(yè)構(gòu)件、零件和工具。陶瓷的種類很多，但缺乏統(tǒng)一的分類方法，陶瓷一般分為普通陶瓷和新型陶瓷兩大類。

　　(2)常用的陶瓷材料

　　在工程中常用的陶瓷有電器絕緣陶瓷、化工陶瓷、結(jié)構(gòu)陶瓷和耐酸陶瓷等。

　　例題1：在工程材料分類中，鑄石屬于( )。

　　A.耐火材料 B.耐火隔熱材料 C.耐蝕非金屬材料 D.陶瓷材料

　　答案：C.耐蝕非金屬材料

　　例題2：耐火材料的主要性能指標(biāo)有()。

　　A. 高溫化學(xué)穩(wěn)定性 B. 抵抗溫度變化的能力要好

　　C. 抗壓強(qiáng)度要好 D. 密度和比熱容要大

　　答案：A. 高溫化學(xué)穩(wěn)定性 B. 抵抗溫度變化的能力越好 C. 抗壓強(qiáng)度要好