第四章實(shí)驗(yàn)室溫場的獲得與測量1

1、 問題問題：如果您的畢業(yè)論文題目是：如果您的畢業(yè)論文題目是 “Na3AlF6-Al2O3-La2O3熔鹽體系表面張力的研熔鹽體系表面張力的研究究”，實(shí)驗(yàn)溫度為，實(shí)驗(yàn)溫度為9001000C。 要完成這個(gè)題目，你需要哪些準(zhǔn)備？要完成這個(gè)題目，你需要哪些準(zhǔn)備？ 步驟步驟 需要掌握的知識需要掌握的知識獲得高溫場獲得高溫場氣體凈化及氣氛控制氣體凈化及氣氛控制合適的坩堝合適的坩堝熔熔體體物物性性檢檢測測電熱體的選擇電熱體的選擇耐火及保溫絕熱耐火及保溫絕熱溫度測量及控制溫度測量及控制高溫爐的設(shè)計(jì)制作高溫爐的設(shè)計(jì)制作 黏度絕熱膨脹;節(jié)流過程;低溫液體減壓;稀釋致冷;磁冷卻.第四章第四章 實(shí)驗(yàn)室溫場的獲得實(shí)驗(yàn)室

2、溫場的獲得4.1 低溫場的低溫場的獲得獲得4.1.1獲得低溫的方法 黏度冶金實(shí)驗(yàn)室中常用的獲得低溫的方法冶金實(shí)驗(yàn)室中常用的獲得低溫的方法:(1) 冰鹽共溶體系冰鹽共溶體系 例如：例如：3份冰十份冰十1份份NaCl(質(zhì)量比質(zhì)量比)可以得到可以得到-20的溫度的溫度 3份冰十份冰十3份份CaCl2(質(zhì)量比質(zhì)量比) 可以得到可以得到-40 2份冰十份冰十1份濃份濃HNO3可以得到可以得到-56(2) 干冰浴干冰浴 干冰的升華溫度為干冰的升華溫度為-78.3，用時(shí)常加一些惰，用時(shí)常加一些惰性溶劑，如丙酮、醇、氯仿等以便它的導(dǎo)熱性溶劑，如丙酮、醇、氯仿等以便它的導(dǎo)熱性更好些。性更好些。第四章第四章 實(shí)驗(yàn)

3、室溫場的獲得實(shí)驗(yàn)室溫場的獲得4.1 低溫場的低溫場的獲得獲得4.1.1獲得低溫的方法 黏度(3) 液氮液氮 氮?dú)庖夯臏囟仁堑獨(dú)庖夯臏囟仁?-195.8，在科學(xué)實(shí)驗(yàn)中，在科學(xué)實(shí)驗(yàn)中經(jīng)常用到。經(jīng)常用到。(4) 液氦液氦 液化溫度為液化溫度為-268.95，可獲得更低的溫度。，可獲得更低的溫度。第四章第四章 實(shí)驗(yàn)室溫場的獲得實(shí)驗(yàn)室溫場的獲得4.1 低溫場的低溫場的獲得獲得4.1.1獲得低溫的方法 黏度(1) 蒸氣壓溫度計(jì)蒸氣壓溫度計(jì) 液體的蒸氣壓隨溫度而改變，因此，通液體的蒸氣壓隨溫度而改變，因此，通過測量蒸氣壓即可知道其溫度。過測量蒸氣壓即可知道其溫度。(2) 低溫的控制低溫的控制 低溫的控制

4、，簡單說來有兩種途徑：低溫的控制，簡單說來有兩種途徑： 1）恒溫冷?。┖銣乩湓?冰水浴冰水浴 、泥浴（不能用液氧）、干冰浴、泥?。ú荒苡靡貉酰⒏杀?2）低溫恒溫器）低溫恒溫器第四章第四章 實(shí)驗(yàn)室溫場的獲得實(shí)驗(yàn)室溫場的獲得4.1 低溫場的低溫場的獲得獲得4.1.2低溫的低溫的測量與控制測量與控制 黏度(1) 利用物質(zhì)的相變點(diǎn)溫度利用物質(zhì)的相變點(diǎn)溫度 液氮（液氮（-195.9）、干冰）、干冰-丙酮（丙酮（-78.5） 、冰（、冰（0）、沸點(diǎn)水（）、沸點(diǎn)水（100）、）、沸點(diǎn)萘（沸點(diǎn)萘（218.0）、）、 Na2SO4.10H2O（32.38） 、沸點(diǎn)硫（、沸點(diǎn)硫（444.6）等，處于）等，處于

5、相平衡時(shí)，溫度恒定而構(gòu)成一個(gè)恒溫介質(zhì)浴，相平衡時(shí)，溫度恒定而構(gòu)成一個(gè)恒溫介質(zhì)浴，將需要恒溫的測定對象置于該介質(zhì)浴中，就將需要恒溫的測定對象置于該介質(zhì)浴中，就可以獲得一個(gè)高度穩(wěn)定的恒溫條件?？梢垣@得一個(gè)高度穩(wěn)定的恒溫條件。第四章第四章 實(shí)驗(yàn)室溫場的獲得實(shí)驗(yàn)室溫場的獲得4.2實(shí)驗(yàn)室恒實(shí)驗(yàn)室恒溫的獲得及溫的獲得及應(yīng)用應(yīng)用 黏度(2) 利用電子調(diào)節(jié)系統(tǒng)利用電子調(diào)節(jié)系統(tǒng) 利用電子調(diào)節(jié)系統(tǒng)對加熱器或致冷器的利用電子調(diào)節(jié)系統(tǒng)對加熱器或致冷器的工作狀態(tài)進(jìn)行自動調(diào)節(jié)，使被控對象處于設(shè)工作狀態(tài)進(jìn)行自動調(diào)節(jié)，使被控對象處于設(shè)定的溫度之下。如定的溫度之下。如恒溫水浴恒溫水浴、恒溫油浴恒溫油浴和和恒恒溫鹽浴溫鹽浴等都是

6、常用的控溫方式。它通過電子等都是常用的控溫方式。它通過電子繼電器對加熱器自動調(diào)節(jié)，來實(shí)現(xiàn)恒溫目的。繼電器對加熱器自動調(diào)節(jié)，來實(shí)現(xiàn)恒溫目的。第四章第四章 實(shí)驗(yàn)室溫場的獲得實(shí)驗(yàn)室溫場的獲得4.2實(shí)驗(yàn)室恒實(shí)驗(yàn)室恒溫的獲得及溫的獲得及應(yīng)用應(yīng)用 黏度一般稱獲得高溫的設(shè)備為高溫爐。一般稱獲得高溫的設(shè)備為高溫爐。 按照發(fā)熱原理分為電熱爐和燃燒爐按照發(fā)熱原理分為電熱爐和燃燒爐 (1) 電阻爐電阻爐（2）感應(yīng)爐）感應(yīng)爐（3）懸浮熔煉爐）懸浮熔煉爐（4）電子束轟擊爐）電子束轟擊爐（5）等離子爐和電弧爐）等離子爐和電弧爐（6）利用熱輻射的加熱設(shè)備）利用熱輻射的加熱設(shè)備第四章第四章 實(shí)驗(yàn)室溫場的獲得實(shí)驗(yàn)室溫場的獲得4

7、.3 高溫場的高溫場的獲得獲得4.3.1電熱爐電熱爐4.3.2燃燒爐燃燒爐 黏度一般稱獲得高溫的設(shè)備為高溫爐。一般稱獲得高溫的設(shè)備為高溫爐。 按照發(fā)熱原理分為電熱爐和燃燒爐按照發(fā)熱原理分為電熱爐和燃燒爐 (1) 電阻爐電阻爐（2）感應(yīng)爐）感應(yīng)爐（3）懸浮熔煉爐）懸浮熔煉爐（4）電子束轟擊爐）電子束轟擊爐（5）等離子爐和）等離子爐和電弧爐電弧爐（6）利用熱輻射的加熱設(shè)備）利用熱輻射的加熱設(shè)備第四章第四章 實(shí)驗(yàn)室溫場的獲得實(shí)驗(yàn)室溫場的獲得4.3 高溫場的高溫場的獲得獲得4.3.1電熱爐電熱爐4.3.2燃燒爐燃燒爐 圖 立式電阻爐實(shí)物圖 高溫電阻爐主要由爐殼、高溫電阻爐主要由爐殼、爐襯、電熱體、測溫

8、熱爐襯、電熱體、測溫?zé)犭娕?、剛玉管、爐架等電偶、剛玉管、爐架等組成。組成。原理原理：電流通過導(dǎo)體受：電流通過導(dǎo)體受阻產(chǎn)生熱能。阻產(chǎn)生熱能。控溫柜控溫柜爐架爐架 圖圖 管式（立式）電阻爐結(jié)構(gòu)示意圖管式（立式）電阻爐結(jié)構(gòu)示意圖1-爐蓋爐蓋2-絕緣瓷珠絕緣瓷珠3-接線柱接線柱4-接線柱保護(hù)罩接線柱保護(hù)罩5-電源導(dǎo)線電源導(dǎo)線6 電熱體電熱體7-控溫?zé)犭娕伎販責(zé)犭娕?-絕緣保溫材料絕緣保溫材料9-耐火管耐火管10-爐管爐管11-接地螺絲接地螺絲12-爐架爐架 中頻真空感應(yīng)熔煉爐 真空感應(yīng)熔煉爐是在真真空感應(yīng)熔煉爐是在真空條件下，利用中頻感應(yīng)加空條件下，利用中頻感應(yīng)加熱原理，使金屬熔化的真空熱原理，使金屬

9、熔化的真空冶煉成套設(shè)備。冶煉成套設(shè)備。 適應(yīng)于科研和生產(chǎn)部門適應(yīng)于科研和生產(chǎn)部門對鎳基及其特殊鋼、精密合對鎳基及其特殊鋼、精密合金、高溫合金、稀土金屬、金、高溫合金、稀土金屬、活潑金屬、磁性材料等在真活潑金屬、磁性材料等在真空或保護(hù)氣氛下進(jìn)行熔煉和空或保護(hù)氣氛下進(jìn)行熔煉和澆鑄。澆鑄。 懸浮熔煉感應(yīng)爐結(jié)構(gòu)示懸浮熔煉感應(yīng)爐結(jié)構(gòu)示意圖意圖總結(jié)：常用高溫爐對比分類分類電弧爐電弧爐電子束爐電子束爐感應(yīng)爐感應(yīng)爐電阻絲爐電阻絲爐優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)能量集中，能量集中，弧區(qū)溫度很弧區(qū)溫度很高。爐內(nèi)氣高。爐內(nèi)氣氛可控，靈氛可控，靈活性大。活性大。避免金屬避免金屬與耐火材與耐火材料接觸可料接觸可能產(chǎn)生的能產(chǎn)生的玷污玷污 。溫

10、度高、升溫度高、升溫快、易控溫快、易控制，便于密制，便于密封和氣氛控封和氣氛控制制設(shè)備簡單、制設(shè)備簡單、制作方便、溫度作方便、溫度分布及調(diào)節(jié)控分布及調(diào)節(jié)控制方便可靠，制方便可靠，爐內(nèi)氣氛易調(diào)爐內(nèi)氣氛易調(diào)節(jié)節(jié)缺點(diǎn)缺點(diǎn)不易獲得均不易獲得均勻的溫度分勻的溫度分布，不易控布，不易控溫。溫。不易獲得不易獲得均勻的溫均勻的溫度分布。度分布。不能用于加不能用于加熱非金屬和熱非金屬和非磁性材料非磁性材料加熱樣品數(shù)量加熱樣品數(shù)量受一定限制受一定限制 黏度 原理：原理：感應(yīng)爐是利用震蕩電流通過一個(gè)感應(yīng)爐是利用震蕩電流通過一個(gè)感應(yīng)加熱線圈，被加熱的金屬導(dǎo)體在交變電感應(yīng)加熱線圈，被加熱的金屬導(dǎo)體在交變電磁場作用下產(chǎn)生

11、感應(yīng)電流，由于導(dǎo)體的電阻磁場作用下產(chǎn)生感應(yīng)電流，由于導(dǎo)體的電阻感應(yīng)電流很快轉(zhuǎn)化為電能，使物體加熱到高感應(yīng)電流很快轉(zhuǎn)化為電能，使物體加熱到高溫。溫。 特點(diǎn)：特點(diǎn)：一種非接觸式的加熱裝置，溫度一種非接觸式的加熱裝置，溫度高，升溫快，易控制，液態(tài)金屬樣品在電磁高，升溫快，易控制，液態(tài)金屬樣品在電磁力的作用下能自動攪拌，溫度、成份均勻。力的作用下能自動攪拌，溫度、成份均勻。 根據(jù)電源頻率根據(jù)電源頻率分類分類：a)工頻感應(yīng)爐工頻感應(yīng)爐 b)中中頻感應(yīng)爐頻感應(yīng)爐 c)高頻感應(yīng)爐高頻感應(yīng)爐 c)真空感應(yīng)爐真空感應(yīng)爐 第四章第四章 實(shí)驗(yàn)室溫場的獲得實(shí)驗(yàn)室溫場的獲得4.3 高溫場的高溫場的獲得獲得4.3.1電熱

12、爐電熱爐 感應(yīng)爐感應(yīng)爐 黏度 利用高頻感應(yīng)原理。它不僅能使導(dǎo)體試料利用高頻感應(yīng)原理。它不僅能使導(dǎo)體試料加熱熔化，而且使融化后的式樣在高頻磁場加熱熔化，而且使融化后的式樣在高頻磁場作用下懸浮起來，可用于無坩堝熔煉。制備作用下懸浮起來，可用于無坩堝熔煉。制備高純金屬具有重要意義。高純金屬具有重要意義。 上述兩種感應(yīng)爐的缺點(diǎn)：加熱區(qū)間受感應(yīng)上述兩種感應(yīng)爐的缺點(diǎn)：加熱區(qū)間受感應(yīng)器大小的限制，不能用于加熱非金屬和非磁器大小的限制，不能用于加熱非金屬和非磁性材料，在電磁力作用下，爐渣容易推向坩性材料，在電磁力作用下，爐渣容易推向坩堝壁，降低電效率，爐壁容易損壞。堝壁，降低電效率，爐壁容易損壞。 缺點(diǎn)：不能

13、用于加熱非金屬和非磁性材料缺點(diǎn)：不能用于加熱非金屬和非磁性材料第四章第四章 實(shí)驗(yàn)室溫場的獲得實(shí)驗(yàn)室溫場的獲得4.3 高溫場的高溫場的獲得獲得4.3.1電熱爐電熱爐 懸浮熔煉爐懸浮熔煉爐懸浮熔煉爐（感應(yīng)爐）懸浮熔煉爐（感應(yīng)爐） 黏度 電子束轟擊熔煉又稱電子束重熔。電子電子束轟擊熔煉又稱電子束重熔。電子束的加熱的原理是高速電子流轟擊被加熱的束的加熱的原理是高速電子流轟擊被加熱的金屬表面，將它的動能轉(zhuǎn)化成熱能，從而金金屬表面，將它的動能轉(zhuǎn)化成熱能，從而金屬被加熱，融化并流入冷銅模內(nèi)。屬被加熱，融化并流入冷銅模內(nèi)。 特點(diǎn)：可以有效地去除氣體、夾雜物特點(diǎn)：可以有效地去除氣體、夾雜物及有害元素，改善鋼的結(jié)

14、晶組織。及有害元素，改善鋼的結(jié)晶組織。 缺點(diǎn)：不易獲得均勻的溫度分布。缺點(diǎn)：不易獲得均勻的溫度分布。第四章第四章 實(shí)驗(yàn)室溫場的獲得實(shí)驗(yàn)室溫場的獲得4.3 高溫場的高溫場的獲得獲得4.3.1電熱爐電熱爐 電子束轟擊爐電子束轟擊爐電子束重熔過程示意圖電子束重熔過程示意圖 黏度 用電弧放電加熱氣體，以形成高溫等離用電弧放電加熱氣體，以形成高溫等離子體為熱源進(jìn)行熔煉和加熱。子體為熱源進(jìn)行熔煉和加熱。 電弧爐是利用電弧弧光為熱源加熱物體。電弧爐是利用電弧弧光為熱源加熱物體。廣泛用于工業(yè)。廣泛用于工業(yè)。 缺點(diǎn)：不易獲得均勻的溫度分布，不易缺點(diǎn)：不易獲得均勻的溫度分布，不易控溫?？販?。第四章第四章 實(shí)驗(yàn)室溫

15、場的獲得實(shí)驗(yàn)室溫場的獲得4.3 高溫場的高溫場的獲得獲得4.3.1電熱爐電熱爐 等離子爐和電等離子爐和電弧爐弧爐 等離子電弧爐等離子電弧爐1-等離子發(fā)生器；2-爐頂密封部分；3-底部電極；4-傾出口 黏度 一般的高溫爐，發(fā)熱體與試料間的熱傳一般的高溫爐，發(fā)熱體與試料間的熱傳導(dǎo)是通過輻射和對流達(dá)到。輻射加熱方式的導(dǎo)是通過輻射和對流達(dá)到。輻射加熱方式的特點(diǎn)是使發(fā)熱體與試樣遠(yuǎn)離，便于在加熱過特點(diǎn)是使發(fā)熱體與試樣遠(yuǎn)離，便于在加熱過程中對試料進(jìn)行各種操作。有利于試樣的迅程中對試料進(jìn)行各種操作。有利于試樣的迅速加熱和冷卻。速加熱和冷卻。第四章第四章 實(shí)驗(yàn)室溫場的獲得實(shí)驗(yàn)室溫場的獲得4.3 高溫場的高溫場的

16、獲得獲得4.3.1電熱爐電熱爐 利用熱輻射的利用熱輻射的加熱設(shè)備加熱設(shè)備 黏度 在冶金實(shí)驗(yàn)中最常用的是電阻爐。在冶金實(shí)驗(yàn)中最常用的是電阻爐。 與其它電熱爐相比，電阻爐具有設(shè)備簡與其它電熱爐相比，電阻爐具有設(shè)備簡單、制作方便、溫度分布及調(diào)節(jié)控制比較方單、制作方便、溫度分布及調(diào)節(jié)控制比較方便可靠、爐內(nèi)氣氛易于調(diào)節(jié)等特點(diǎn)。便可靠、爐內(nèi)氣氛易于調(diào)節(jié)等特點(diǎn)。第四章第四章 實(shí)驗(yàn)室溫場的獲得實(shí)驗(yàn)室溫場的獲得4.3 高溫場的高溫場的獲得獲得4.3.1電熱爐電熱爐 電阻爐電阻爐 管式爐管式爐 電阻爐電阻爐 （實(shí)驗(yàn)室常用）（實(shí)驗(yàn)室常用） 坩堝爐坩堝爐 馬弗爐馬弗爐豎式爐豎式爐臥式爐臥式爐 黏度第四章第四章 實(shí)驗(yàn)室

17、溫場的獲得實(shí)驗(yàn)室溫場的獲得4.3 高溫場的高溫場的獲得獲得4.3.1電熱爐電熱爐 電阻爐電阻爐電阻爐結(jié)構(gòu)電阻爐結(jié)構(gòu) （1）爐殼：放有絕熱材料）爐殼：放有絕熱材料（2）保溫材料層：放有保溫材料）保溫材料層：放有保溫材料（3）爐襯：耐火材料為爐膛起保溫作用，）爐襯：耐火材料為爐膛起保溫作用， 使?fàn)t膛達(dá)到要求的高溫使?fàn)t膛達(dá)到要求的高溫（4）電熱體：將電能轉(zhuǎn)化成熱能）電熱體：將電能轉(zhuǎn)化成熱能 黏度第四章第四章 實(shí)驗(yàn)室溫場的獲得實(shí)驗(yàn)室溫場的獲得4.3 高溫場的高溫場的獲得獲得4.3.1電熱爐電熱爐 電阻爐電阻爐（4）爐管）爐管 ：支撐發(fā)熱體和放置試料：支撐發(fā)熱體和放置試料（6）爐架）爐架 ：支撐整個(gè)爐體

18、重量：支撐整個(gè)爐體重量（7）接線柱：保證電源線與電熱體安全連接）接線柱：保證電源線與電熱體安全連接 對于不同的實(shí)驗(yàn)要求，爐體還可能包括密對于不同的實(shí)驗(yàn)要求，爐體還可能包括密封系統(tǒng)，水冷系統(tǒng)等。封系統(tǒng)，水冷系統(tǒng)等。 黏度 一般情況下作成圓筒形，這樣鋼性好焊一般情況下作成圓筒形，這樣鋼性好焊縫小、散熱面積小縫小、散熱面積小 ； 爐殼外徑?jīng)Q定于工作區(qū)大小、爐溫高低、爐殼外徑?jīng)Q定于工作區(qū)大小、爐溫高低、耐火磚襯及絕熱材料厚度、爐殼要求的溫度耐火磚襯及絕熱材料厚度、爐殼要求的溫度及工作管的直徑；及工作管的直徑； 爐殼的厚度不僅要滿足強(qiáng)度要求，還要爐殼的厚度不僅要滿足強(qiáng)度要求，還要考慮鋼性和結(jié)構(gòu)加工的要求

19、，爐殼厚度計(jì)算考慮鋼性和結(jié)構(gòu)加工的要求，爐殼厚度計(jì)算時(shí)一般要考慮可能發(fā)生爆炸時(shí)的沖擊應(yīng)力。時(shí)一般要考慮可能發(fā)生爆炸時(shí)的沖擊應(yīng)力。 第四章第四章 實(shí)驗(yàn)室溫場的獲得實(shí)驗(yàn)室溫場的獲得4.3 高溫場的高溫場的獲得獲得4.3.1電熱爐電熱爐 電阻爐電阻爐 爐殼爐殼 黏度 1、保溫材料的要求：導(dǎo)熱系數(shù)小，具有一、保溫材料的要求：導(dǎo)熱系數(shù)小，具有一 定的耐火度和強(qiáng)度?？紤]容重的大小，定的耐火度和強(qiáng)度。考慮容重的大小， 價(jià)格便宜，使用方便。價(jià)格便宜，使用方便。 2、保溫材料的分類：、保溫材料的分類： 高溫保溫材料（高溫保溫材料（1200以上）以上） 中溫保溫材料（中溫保溫材料（9001000 ） 低溫保溫材料

20、（低溫保溫材料（900以下以下 ）第四章第四章 實(shí)驗(yàn)室溫場的獲得實(shí)驗(yàn)室溫場的獲得4.3 高溫場的高溫場的獲得獲得4.3.1電熱爐電熱爐 電阻爐電阻爐 保溫材料保溫材料 黏度輕質(zhì)黏土磚：輕質(zhì)黏土磚： 11501400 輕質(zhì)硅磚：輕質(zhì)硅磚： 不超過不超過1500 高溫保溫材料高溫保溫材料 輕質(zhì)高鋁磚：不超過輕質(zhì)高鋁磚：不超過1350 超輕質(zhì)珍珠巖超輕質(zhì)珍珠巖中溫保溫材料中溫保溫材料 跖石跖石 第四章第四章 實(shí)驗(yàn)室溫場的獲得實(shí)驗(yàn)室溫場的獲得4.3 高溫場的高溫場的獲得獲得4.3.1電熱爐電熱爐 電阻爐電阻爐 保溫材料保溫材料 黏度 硅藻土：非晶體硅藻土：非晶體SiO2 石棉：石棉： 長長50600，

21、 短短700 礦渣：礦渣：400500 水渣：在大型爐中被用水渣：在大型爐中被用 保溫材料保溫材料 以上各種保溫材料均指本身而言，不包以上各種保溫材料均指本身而言，不包含在工作溫度下與其他材料接觸時(shí)的化學(xué)穩(wěn)含在工作溫度下與其他材料接觸時(shí)的化學(xué)穩(wěn)定。必要時(shí)使用惰性材料隔開。定。必要時(shí)使用惰性材料隔開。第四章第四章 實(shí)驗(yàn)室溫場的獲得實(shí)驗(yàn)室溫場的獲得4.3 高溫場的高溫場的獲得獲得4.3.1電熱爐電熱爐 電阻爐電阻爐 保溫材料保溫材料低溫保溫材料低溫保溫材料 黏度 爐襯的主要作用是保證工作區(qū)的溫度穩(wěn)爐襯的主要作用是保證工作區(qū)的溫度穩(wěn)定定; 目前使用較多的是輕質(zhì)耐火磚和各種耐目前使用較多的是輕質(zhì)耐火磚

22、和各種耐火纖維、耐熱纖維氈。靠近爐殼的是絕熱材火纖維、耐熱纖維氈?？拷鼱t殼的是絕熱材料、靠近電熱元件的是耐火材料。料、靠近電熱元件的是耐火材料。 第四章第四章 實(shí)驗(yàn)室溫場的獲得實(shí)驗(yàn)室溫場的獲得4.3 高溫場的高溫場的獲得獲得4.3.1電熱爐電熱爐 電阻爐電阻爐 爐襯爐襯 黏度 冶金高溫實(shí)驗(yàn)中，高溫爐爐襯材料和反應(yīng)冶金高溫實(shí)驗(yàn)中，高溫爐爐襯材料和反應(yīng)容器材料的選擇是十分重要的，它往往是高溫容器材料的選擇是十分重要的，它往往是高溫實(shí)驗(yàn)成敗的一個(gè)重要因素。實(shí)驗(yàn)研究人員必須實(shí)驗(yàn)成敗的一個(gè)重要因素。實(shí)驗(yàn)研究人員必須了解耐火材料的性能和使用范圍，才能適應(yīng)實(shí)了解耐火材料的性能和使用范圍，才能適應(yīng)實(shí)驗(yàn)的需要。

23、驗(yàn)的需要。 工作特性工作特性耐火材料的基本特性耐火材料的基本特性 結(jié)構(gòu)特性結(jié)構(gòu)特性第四章第四章 實(shí)驗(yàn)室溫場的獲得實(shí)驗(yàn)室溫場的獲得4.3 高溫場的高溫場的獲得獲得4.3.1電熱爐電熱爐 電阻爐電阻爐爐襯耐火材料爐襯耐火材料 黏度耐火材料的工作特性耐火材料的工作特性 耐火材料的工作特性也就是使用性能，其主要耐火材料的工作特性也就是使用性能，其主要指標(biāo)有指標(biāo)有耐火度耐火度、荷重軟化點(diǎn)荷重軟化點(diǎn)、化學(xué)穩(wěn)定性化學(xué)穩(wěn)定性和和熱熱穩(wěn)定性穩(wěn)定性、熱導(dǎo)率熱導(dǎo)率和和導(dǎo)電性導(dǎo)電性。 耐火度耐火度 耐火度是耐火材料抵抗耐火度是耐火材料抵抗高溫高溫作用的作用的性能。耐火度僅代表耐火材料開始熔化至軟化性能。耐火度僅代表耐

24、火材料開始熔化至軟化到一定程度時(shí)的溫度。因?yàn)榻^大多數(shù)耐火材料到一定程度時(shí)的溫度。因?yàn)榻^大多數(shù)耐火材料由多種成分的礦物組成，沒有固定的熔點(diǎn)，而由多種成分的礦物組成，沒有固定的熔點(diǎn)，而是在一定溫度范圍內(nèi)熔化的，只有高純氧化物是在一定溫度范圍內(nèi)熔化的，只有高純氧化物耐火制品的耐火度和熔點(diǎn)才比較接近。耐火制品的耐火度和熔點(diǎn)才比較接近。第四章第四章 實(shí)驗(yàn)室溫場的獲得實(shí)驗(yàn)室溫場的獲得4.3 高溫場的高溫場的獲得獲得4.3.1電熱爐電熱爐 電阻爐電阻爐爐襯耐火材料爐襯耐火材料 黏度荷重軟化點(diǎn)荷重軟化點(diǎn) 耐火材料在使用中多少要受到載荷和應(yīng)力作耐火材料在使用中多少要受到載荷和應(yīng)力作用，當(dāng)達(dá)到一定溫度時(shí)，耐火材料

25、內(nèi)部組織局部用，當(dāng)達(dá)到一定溫度時(shí)，耐火材料內(nèi)部組織局部開始熔化，機(jī)械強(qiáng)度會急劇減低。為了查清這類開始熔化，機(jī)械強(qiáng)度會急劇減低。為了查清這類變化，對耐火材料樣品施加一定壓力并以一定升變化，對耐火材料樣品施加一定壓力并以一定升溫速度加熱，當(dāng)耐火材料塌毀（以加壓力方向收溫速度加熱，當(dāng)耐火材料塌毀（以加壓力方向收縮一定值作標(biāo)志）時(shí)的溫度稱為荷重軟化點(diǎn)?？s一定值作標(biāo)志）時(shí)的溫度稱為荷重軟化點(diǎn)。 荷重軟化點(diǎn)表征耐火材料的荷重軟化點(diǎn)表征耐火材料的機(jī)械機(jī)械特性，而耐特性，而耐火度表示其火度表示其熱熱性質(zhì)。顯然，耐火材料的實(shí)際使用性質(zhì)。顯然，耐火材料的實(shí)際使用溫度不得超過荷重軟化點(diǎn)，更不能超過耐火度。溫度不得超

26、過荷重軟化點(diǎn)，更不能超過耐火度。 第四章第四章 實(shí)驗(yàn)室溫場的獲得實(shí)驗(yàn)室溫場的獲得4.3 高溫場的高溫場的獲得獲得4.3.1電熱爐電熱爐 電阻爐電阻爐爐襯耐火材料爐襯耐火材料 黏度熱穩(wěn)定性熱穩(wěn)定性 耐火材料在溫度急劇變化條件下，不開裂、不耐火材料在溫度急劇變化條件下，不開裂、不破碎的性能叫熱穩(wěn)定性。破碎的性能叫熱穩(wěn)定性。 永久的變化：殘存線膨脹收縮永久的變化：殘存線膨脹收縮 暫時(shí)的變化：熱膨脹收縮。暫時(shí)的變化：熱膨脹收縮。 殘存線膨脹收縮的起因：燒成中的礦物變化殘存線膨脹收縮的起因：燒成中的礦物變化和物理變化而引起的容積變化還未結(jié)束時(shí)發(fā)生和物理變化而引起的容積變化還未結(jié)束時(shí)發(fā)生的。這個(gè)變化值大，

27、往往使高溫下耐火材料龜?shù)?。這個(gè)變化值大，往往使高溫下耐火材料龜裂、脫落。裂、脫落。 一般熱膨脹高的制品往往抗熱震性較差。一般熱膨脹高的制品往往抗熱震性較差。 第四章第四章 實(shí)驗(yàn)室溫場的獲得實(shí)驗(yàn)室溫場的獲得4.3 高溫場的高溫場的獲得獲得4.3.1電熱爐電熱爐 電阻爐電阻爐爐襯耐火材料爐襯耐火材料高溫引起的高溫引起的容積變化容積變化 黏度化學(xué)穩(wěn)定性化學(xué)穩(wěn)定性 耐火材料在使用過程中，在高溫條件下均與耐火材料在使用過程中，在高溫條件下均與一定的氣相、凝聚相（如金屬、爐渣）相接一定的氣相、凝聚相（如金屬、爐渣）相接觸，在這樣的條件下，耐火材料能否穩(wěn)定存觸，在這樣的條件下，耐火材料能否穩(wěn)定存在，對實(shí)驗(yàn)過

28、程和耐火材料作用都有重大影在，對實(shí)驗(yàn)過程和耐火材料作用都有重大影響。響。第四章第四章 實(shí)驗(yàn)室溫場的獲得實(shí)驗(yàn)室溫場的獲得4.3 高溫場的高溫場的獲得獲得4.3.1電熱爐電熱爐 電阻爐電阻爐爐襯耐火材料爐襯耐火材料 黏度熱導(dǎo)率熱導(dǎo)率 耐火材料的熱導(dǎo)率表示其導(dǎo)熱能力耐火材料的熱導(dǎo)率表示其導(dǎo)熱能力的大小，用導(dǎo)熱系數(shù)的大小，用導(dǎo)熱系數(shù)表示，單位為：表示，單位為：J/(mh )或或W/(mK). 其數(shù)值為物體中單位溫度降度（即其數(shù)值為物體中單位溫度降度（即1m厚的厚的材料兩側(cè)溫度相差材料兩側(cè)溫度相差1 時(shí)），單位時(shí)間內(nèi)通過時(shí)），單位時(shí)間內(nèi)通過單位面積傳導(dǎo)的熱量。單位面積傳導(dǎo)的熱量。 耐火材料中礦物晶型變化

29、將使熱導(dǎo)率變化，耐火材料中礦物晶型變化將使熱導(dǎo)率變化，最明顯的例子是最明顯的例子是SiO2 , 0時(shí)結(jié)晶的二氧化硅熱時(shí)結(jié)晶的二氧化硅熱導(dǎo)率要比石英玻璃高幾倍。導(dǎo)率要比石英玻璃高幾倍。第四章第四章 實(shí)驗(yàn)室溫場的獲得實(shí)驗(yàn)室溫場的獲得4.3 高溫場的高溫場的獲得獲得4.3.1電熱爐電熱爐 電阻爐電阻爐爐襯耐火材料爐襯耐火材料 黏度導(dǎo)電性導(dǎo)電性 一般耐火材料中除碳質(zhì)、石墨、碳化硅、粘土一般耐火材料中除碳質(zhì)、石墨、碳化硅、粘土質(zhì)、炭化硅制品外，在室溫下都是不良電導(dǎo)體。質(zhì)、炭化硅制品外，在室溫下都是不良電導(dǎo)體。隨溫度升高，大多數(shù)耐火材料導(dǎo)電性提高，電隨溫度升高，大多數(shù)耐火材料導(dǎo)電性提高，電阻率下降。最明顯

30、的是氧化鋯。阻率下降。最明顯的是氧化鋯。第四章第四章 實(shí)驗(yàn)室溫場的獲得實(shí)驗(yàn)室溫場的獲得4.3 高溫場的高溫場的獲得獲得4.3.1電熱爐電熱爐 電阻爐電阻爐爐襯耐火材料爐襯耐火材料 黏度耐火材料的結(jié)構(gòu)特性耐火材料的結(jié)構(gòu)特性氣孔率：氣孔率：氣孔率高，抗渣鐵浸蝕能力差；機(jī)械氣孔率高，抗渣鐵浸蝕能力差；機(jī)械強(qiáng)度低，不能承重但導(dǎo)熱性差，可作絕熱保溫強(qiáng)度低，不能承重但導(dǎo)熱性差，可作絕熱保溫材料。材料。透氣性：透氣性：與工作溫度、氣體特性和制品組織的與工作溫度、氣體特性和制品組織的均勻性等有關(guān)。為保證高溫爐內(nèi)的一定氣氛，均勻性等有關(guān)。為保證高溫爐內(nèi)的一定氣氛，應(yīng)選擇透氣性小的耐火材料。應(yīng)選擇透氣性小的耐火材

31、料。 第四章第四章 實(shí)驗(yàn)室溫場的獲得實(shí)驗(yàn)室溫場的獲得4.3 高溫場的高溫場的獲得獲得4.3.1電熱爐電熱爐 電阻爐電阻爐爐襯耐火材料爐襯耐火材料 黏度 冶金中常用的耐火材料冶金中常用的耐火材料: 氧化物耐火材料氧化物耐火材料 石墨和非氧化物耐火材料石墨和非氧化物耐火材料 其它耐火材料其它耐火材料第四章第四章 實(shí)驗(yàn)室溫場的獲得實(shí)驗(yàn)室溫場的獲得4.3 高溫場的高溫場的獲得獲得4.3.1電熱爐電熱爐 電阻爐電阻爐爐襯耐火材料爐襯耐火材料 黏度a)熔融熔融Al2O3再結(jié)晶的剛玉制品再結(jié)晶的剛玉制品b)石英質(zhì)品石英質(zhì)品 c)MgO制品制品 d)氧化鈣制品氧化鈣制品e)二氧化鋯制品二氧化鋯制品 第四章第四

32、章 實(shí)驗(yàn)室溫場的獲得實(shí)驗(yàn)室溫場的獲得4.3 高溫場的高溫場的獲得獲得4.3.1電熱爐電熱爐 電阻爐電阻爐爐襯耐火材料爐襯耐火材料氧化物耐火材氧化物耐火材料料 黏度a)熔融熔融Al2O3再結(jié)晶的剛玉制品再結(jié)晶的剛玉制品特點(diǎn)特點(diǎn)：化學(xué)穩(wěn)定性、導(dǎo)熱性、和電絕緣等性能：化學(xué)穩(wěn)定性、導(dǎo)熱性、和電絕緣等性能均較好，不透氣均較好，不透氣 。高級制品由。高級制品由99.98%以上以上Al2O3制成。致密的剛玉制品具有良好的抗渣制成。致密的剛玉制品具有良好的抗渣性、抗金屬浸蝕性能。性、抗金屬浸蝕性能。使用溫度使用溫度：耐火度可達(dá)：耐火度可達(dá)2000，其最高使用溫，其最高使用溫度為度為1900，適用于，適用于30

33、0/min的升溫速度。的升溫速度。薄壁優(yōu)質(zhì)坩堝可由室溫直接置于薄壁優(yōu)質(zhì)坩堝可由室溫直接置于1600高溫中高溫中而不炸裂。而不炸裂。應(yīng)用應(yīng)用：高溫爐襯、電熱體支架、爐管、熱電偶：高溫爐襯、電熱體支架、爐管、熱電偶保護(hù)套管、坩堝、坩堝座等。保護(hù)套管、坩堝、坩堝座等。第四章第四章 實(shí)驗(yàn)室溫場的獲得實(shí)驗(yàn)室溫場的獲得4.3 高溫場的高溫場的獲得獲得4.3.1電熱爐電熱爐 電阻爐電阻爐爐襯耐火材料爐襯耐火材料氧化物耐火材氧化物耐火材料料 黏度b)石英制品石英制品 石英玻璃是熔融石英玻璃是熔融SiO2的過冷體，快冷得到的玻的過冷體，快冷得到的玻璃狀石英。璃狀石英。特點(diǎn)特點(diǎn)：在單一氧化物中，石英玻璃的熱膨脹系

34、：在單一氧化物中，石英玻璃的熱膨脹系數(shù)最小。數(shù)最小。800 以上，接近零。高溫下，抗熱以上，接近零。高溫下，抗熱震性好，透明，體積密度大，氣孔率小，不透震性好，透明，體積密度大，氣孔率小，不透氣，常用于真空系統(tǒng)。氣，常用于真空系統(tǒng)。使用溫度使用溫度：室溫至：室溫至1000或更高溫度下能保持或更高溫度下能保持玻璃體性狀，常壓下使用溫度為玻璃體性狀，常壓下使用溫度為1240左右，左右，短時(shí)間使用溫度可達(dá)短時(shí)間使用溫度可達(dá)1700，但在，但在1000以上以上快速結(jié)晶而失透?？焖俳Y(jié)晶而失透。第四章第四章 實(shí)驗(yàn)室溫場的獲得實(shí)驗(yàn)室溫場的獲得4.3 高溫場的高溫場的獲得獲得4.3.1電熱爐電熱爐 電阻爐電阻

35、爐爐襯耐火材料爐襯耐火材料氧化物耐火材氧化物耐火材料料 黏度缺點(diǎn)缺點(diǎn)：它是指由介穩(wěn)的玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變成結(jié)晶態(tài)，：它是指由介穩(wěn)的玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變成結(jié)晶態(tài)，這種晶型轉(zhuǎn)變多半是由石英玻璃表面粘附的雜這種晶型轉(zhuǎn)變多半是由石英玻璃表面粘附的雜質(zhì)所促進(jìn)的。此過程一旦開始，器皿會迅速損質(zhì)所促進(jìn)的。此過程一旦開始，器皿會迅速損壞，在壞，在1000以上更容易進(jìn)行。以上更容易進(jìn)行。應(yīng)用應(yīng)用：坩堝、真空爐管、插入式熱電偶保護(hù)管：坩堝、真空爐管、插入式熱電偶保護(hù)管等等第四章第四章 實(shí)驗(yàn)室溫場的獲得實(shí)驗(yàn)室溫場的獲得4.3 高溫場的高溫場的獲得獲得4.3.1電熱爐電熱爐 電阻爐電阻爐爐襯耐火材料爐襯耐火材料氧化物耐火材氧化物耐火材料

36、料 黏度c)MgO制品制品 特點(diǎn)特點(diǎn)：耐火度高，在氧化氣氛中使用溫度比剛：耐火度高，在氧化氣氛中使用溫度比剛玉高，還原氣氛下只能在玉高，還原氣氛下只能在1700 以下使用。以下使用。 使用溫度使用溫度：MgO熔點(diǎn)為熔點(diǎn)為2800 ，由于，由于Mg蒸蒸汽壓大，真空條件下不宜超過汽壓大，真空條件下不宜超過1600 1700 使用。氧化氣氛比剛玉高。使用。氧化氣氛比剛玉高。應(yīng)用應(yīng)用：坩堝、爐管及熱電偶的電絕緣材料。：坩堝、爐管及熱電偶的電絕緣材料。缺點(diǎn)缺點(diǎn)：易吸水而生成氫氧化物，可通過煅燒生：易吸水而生成氫氧化物，可通過煅燒生 成穩(wěn)定的形態(tài)。成穩(wěn)定的形態(tài)。第四章第四章 實(shí)驗(yàn)室溫場的獲得實(shí)驗(yàn)室溫場的獲

37、得4.3 高溫場的高溫場的獲得獲得4.3.1電熱爐電熱爐 電阻爐電阻爐爐襯耐火材料爐襯耐火材料氧化物耐火材氧化物耐火材料料 黏度d)氧化鈣制品氧化鈣制品 特點(diǎn)特點(diǎn)：具有良好的抗金屬性能。耐火度高，價(jià)：具有良好的抗金屬性能。耐火度高，價(jià)格便宜。格便宜。使用溫度使用溫度：CaO熔點(diǎn)熔點(diǎn)2600，在，在1700以下其以下其穩(wěn)定性在氧化物中占首位。穩(wěn)定性在氧化物中占首位。應(yīng)用應(yīng)用：坩堝材料：坩堝材料缺點(diǎn)缺點(diǎn)：CaO易吸收空氣中水分成為易吸收空氣中水分成為Ca(OH)2而而損壞，另外也不容易燒結(jié)，故未能廣泛使用。損壞，另外也不容易燒結(jié)，故未能廣泛使用。人們一直在尋找解決吸水問題的辦法。人們一直在尋找解決

38、吸水問題的辦法。 第四章第四章 實(shí)驗(yàn)室溫場的獲得實(shí)驗(yàn)室溫場的獲得4.3 高溫場的高溫場的獲得獲得4.3.1電熱爐電熱爐 電阻爐電阻爐爐襯耐火材料爐襯耐火材料氧化物耐火材氧化物耐火材料料 黏度e)、二氧化鋯制品、二氧化鋯制品 特點(diǎn)特點(diǎn)：燒結(jié)：燒結(jié)ZrO2與某些氧化物結(jié)合，高溫下與某些氧化物結(jié)合，高溫下有較高的導(dǎo)電性，可以作為高溫爐的發(fā)熱體。有較高的導(dǎo)電性，可以作為高溫爐的發(fā)熱體。使用溫度使用溫度：ZrO2熔點(diǎn)為熔點(diǎn)為2700，系弱酸性氧，系弱酸性氧化物，其耐火制品何種軟化溫度高于化物，其耐火制品何種軟化溫度高于2000，經(jīng)經(jīng)2200煅燒的煅燒的ZrO2具有較高強(qiáng)度和熱穩(wěn)定具有較高強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性。

39、在氧化性或弱還原氣氛下工作均較穩(wěn)定，性。在氧化性或弱還原氣氛下工作均較穩(wěn)定，高溫時(shí)使用性能比剛玉強(qiáng)，高溫時(shí)使用性能比剛玉強(qiáng)，應(yīng)用應(yīng)用：坩堝、爐襯及絕熱材料。：坩堝、爐襯及絕熱材料。 第四章第四章 實(shí)驗(yàn)室溫場的獲得實(shí)驗(yàn)室溫場的獲得4.3 高溫場的高溫場的獲得獲得4.3.1電熱爐電熱爐 電阻爐電阻爐爐襯耐火材料爐襯耐火材料氧化物耐火材氧化物耐火材料料 黏度a)石墨石墨b)碳化物碳化物c)氮化物、硼化物、硫化物、硅化物耐火材料氮化物、硼化物、硫化物、硅化物耐火材料第四章第四章 實(shí)驗(yàn)室溫場的獲得實(shí)驗(yàn)室溫場的獲得4.3 高溫場的高溫場的獲得獲得4.3.1電熱爐電熱爐 電阻爐電阻爐爐襯耐火材料爐襯耐火材料

40、石墨和非氧化石墨和非氧化物耐火材料物耐火材料 黏度a)石墨石墨特點(diǎn)特點(diǎn)：石墨升華點(diǎn)高于：石墨升華點(diǎn)高于4700，沒有相變，熱，沒有相變，熱膨脹系數(shù)小，導(dǎo)熱、導(dǎo)電率高，密度小，易加膨脹系數(shù)小，導(dǎo)熱、導(dǎo)電率高，密度小，易加工，高溫尺寸穩(wěn)定，強(qiáng)度大，抗渣性好，所以工，高溫尺寸穩(wěn)定，強(qiáng)度大，抗渣性好，所以在很多場合可充當(dāng)優(yōu)良的耐火材料。在很多場合可充當(dāng)優(yōu)良的耐火材料。應(yīng)用應(yīng)用：用碳作還原劑的熔融還原反應(yīng)和被碳飽：用碳作還原劑的熔融還原反應(yīng)和被碳飽和的熔體反應(yīng)時(shí)，可以用石墨坩堝；研究金屬和的熔體反應(yīng)時(shí)，可以用石墨坩堝；研究金屬熔體和爐渣之間的反應(yīng)可用石墨坩堝。如避免熔體和爐渣之間的反應(yīng)可用石墨坩堝。如避

41、免石墨碳參與反應(yīng)，可以用鉬片內(nèi)襯套在石墨坩石墨碳參與反應(yīng)，可以用鉬片內(nèi)襯套在石墨坩堝里。石墨可以作為電極或電熱體。堝里。石墨可以作為電極或電熱體。第四章第四章 實(shí)驗(yàn)室溫場的獲得實(shí)驗(yàn)室溫場的獲得4.3 高溫場的高溫場的獲得獲得4.3.1電熱爐電熱爐 電阻爐電阻爐爐襯耐火材料爐襯耐火材料石墨和非氧化石墨和非氧化物耐火材料物耐火材料 黏度使用的溫度及氣氛使用的溫度及氣氛：石墨在中性或還原性氣氛：石墨在中性或還原性氣氛中是穩(wěn)定的，在真空條件下可用到中是穩(wěn)定的，在真空條件下可用到2000以上。以上。用石墨注意的問題用石墨注意的問題：缺點(diǎn)：石墨不能用于氧化性氣氛缺點(diǎn)：石墨不能用于氧化性氣氛不反應(yīng)不反應(yīng) ：

42、石墨不能與金屬發(fā)生反應(yīng)：石墨不能與金屬發(fā)生反應(yīng)： 金屬不能腐蝕石墨坩堝。金屬不能腐蝕石墨坩堝。石墨不會對金屬滲碳從而改變反應(yīng)體系成分。石墨不會對金屬滲碳從而改變反應(yīng)體系成分。第四章第四章 實(shí)驗(yàn)室溫場的獲得實(shí)驗(yàn)室溫場的獲得4.3 高溫場的高溫場的獲得獲得4.3.1電熱爐電熱爐 電阻爐電阻爐爐襯耐火材料爐襯耐火材料石墨和非氧化石墨和非氧化物耐火材料物耐火材料 黏度b)碳化物碳化物從熱力學(xué)上講，碳化物沒有相應(yīng)的氧化物穩(wěn)定。從熱力學(xué)上講，碳化物沒有相應(yīng)的氧化物穩(wěn)定。有些碳化物在氧化性氣氛下由于表面形成了一有些碳化物在氧化性氣氛下由于表面形成了一層氧化物薄膜，阻止了進(jìn)一步氧化，因而可在層氧化物薄膜，阻止

43、了進(jìn)一步氧化，因而可在氧化氣氛下使用至一定溫度。如氧化氣氛下使用至一定溫度。如SiC在在1000以下穩(wěn)定是由于反應(yīng)速度慢，在高于以下穩(wěn)定是由于反應(yīng)速度慢，在高于1140 至至1500 穩(wěn)定是由于生成了一層穩(wěn)定是由于生成了一層SiO2保護(hù)膜。保護(hù)膜。TiC和和ZrC等在高溫時(shí)同樣可以形成氧化物保等在高溫時(shí)同樣可以形成氧化物保護(hù)膜。護(hù)膜。第四章第四章 實(shí)驗(yàn)室溫場的獲得實(shí)驗(yàn)室溫場的獲得4.3 高溫場的高溫場的獲得獲得4.3.1電熱爐電熱爐 電阻爐電阻爐爐襯耐火材料爐襯耐火材料石墨和非氧化石墨和非氧化物耐火材料物耐火材料 黏度 很多碳化物在液態(tài)金屬中有很大的溶解度，很多碳化物在液態(tài)金屬中有很大的溶解度

44、，從而使金屬玷污，故碳化物不適宜做液態(tài)金屬從而使金屬玷污，故碳化物不適宜做液態(tài)金屬的容器。的容器。c)氮化物、硼化物、硫化物、硅化物耐火材料氮化物、硼化物、硫化物、硅化物耐火材料 氮化物在高溫時(shí)抗氧化能力較差，易被氧氮化物在高溫時(shí)抗氧化能力較差，易被氧化形成氧化物。化形成氧化物。 硼化物的抗氧化能力不強(qiáng)，在高溫下不適硼化物的抗氧化能力不強(qiáng)，在高溫下不適于在氧化性氣氛下使用。硼化物在真空中的穩(wěn)于在氧化性氣氛下使用。硼化物在真空中的穩(wěn)定性很高，在定性很高，在2500K以上是唯一適合于真空下以上是唯一適合于真空下使用的耐火材料。使用的耐火材料。第四章第四章 實(shí)驗(yàn)室溫場的獲得實(shí)驗(yàn)室溫場的獲得4.3 高

45、溫場的高溫場的獲得獲得4.3.1電熱爐電熱爐 電阻爐電阻爐爐襯耐火材料爐襯耐火材料石墨和非氧化石墨和非氧化物耐火材料物耐火材料 黏度硫化物硫化物 硫和金屬形成一系列高穩(wěn)定性的硫化硫和金屬形成一系列高穩(wěn)定性的硫化物。但是，硫化物的穩(wěn)定性比相應(yīng)的氧化物小。物。但是，硫化物的穩(wěn)定性比相應(yīng)的氧化物小。在氧化性氣氛下高溫時(shí)要氧化成氧化物。在氮在氧化性氣氛下高溫時(shí)要氧化成氧化物。在氮?dú)鈿夥障潞苌俜磻?yīng)。因?yàn)槠浞纸猱a(chǎn)物為氣體硫，氣氣氛下很少反應(yīng)。因?yàn)槠浞纸猱a(chǎn)物為氣體硫，高溫時(shí)離解壓大，一般不適合在真空條件下使高溫時(shí)離解壓大，一般不適合在真空條件下使用。用。硅化物硅化物 氧化性氣氛中熱力學(xué)不穩(wěn)定，但以氧化性氣氛

46、中熱力學(xué)不穩(wěn)定，但以MoSi2為例，在氧化氣氛中能形成一層二氧化為例，在氧化氣氛中能形成一層二氧化硅保護(hù)膜，在空氣中高溫下直到熔點(diǎn)抗氧化性硅保護(hù)膜，在空氣中高溫下直到熔點(diǎn)抗氧化性能很好。能很好。第四章第四章 實(shí)驗(yàn)室溫場的獲得實(shí)驗(yàn)室溫場的獲得4.3 高溫場的高溫場的獲得獲得4.3.1電熱爐電熱爐 電阻爐電阻爐爐襯耐火材料爐襯耐火材料石墨和非氧化石墨和非氧化物耐火材料物耐火材料 黏度實(shí)際應(yīng)用中有實(shí)際應(yīng)用中有鎢鎢（W）、）、鉬鉬（Mo）、）、鈮鈮（Nb）、）、鉭鉭（Ta）以及）以及鉑鉑（Pt）、）、銥銥（Ir）、）、銠銠（Rh）、）、釕釕（Rt）。前四種易氧化，后四）。前四種易氧化，后四種抗氧化，可

47、在氧化氣氛中使用。種抗氧化，可在氧化氣氛中使用。鎢鎢熔點(diǎn)高達(dá)熔點(diǎn)高達(dá)3337，高溫下蒸汽壓很低，可在，高溫下蒸汽壓很低，可在真空、氮、氫或其它非氧化性氣氛下穩(wěn)定工作。真空、氮、氫或其它非氧化性氣氛下穩(wěn)定工作。鎢坩堝一般用鎢片在氬弧焊下制成，或用粉末鎢坩堝一般用鎢片在氬弧焊下制成，或用粉末冶金方法制成。冶金方法制成。鉬鉬熔點(diǎn)也較高，達(dá)熔點(diǎn)也較高，達(dá)2600，易加工成型，在非，易加工成型，在非氧氛下工作溫度可達(dá)氧氛下工作溫度可達(dá)2000，溫度再高則易蒸，溫度再高則易蒸發(fā)。鉬坩堝用鉬片在氬弧焊下制成發(fā)。鉬坩堝用鉬片在氬弧焊下制成 第四章第四章 實(shí)驗(yàn)室溫場的獲得實(shí)驗(yàn)室溫場的獲得4.3 高溫場的高溫場的

48、獲得獲得4.3.1電熱爐電熱爐 電阻爐電阻爐爐襯耐火材料爐襯耐火材料高熔點(diǎn)金屬材高熔點(diǎn)金屬材料料 黏度1在氧化氣氛中的穩(wěn)定性在氧化氣氛中的穩(wěn)定性 耐火氧化物大多是其金屬元素的最高價(jià)氧化耐火氧化物大多是其金屬元素的最高價(jià)氧化物，在高溫氧化氣氛下是穩(wěn)定的。如果在分解物，在高溫氧化氣氛下是穩(wěn)定的。如果在分解或蒸發(fā)溫度以下工作，其氧化氣氛中的最高溫或蒸發(fā)溫度以下工作，其氧化氣氛中的最高溫度可以接近其耐火度（或熔點(diǎn)）。但碳素耐火度可以接近其耐火度（或熔點(diǎn)）。但碳素耐火材料是不穩(wěn)定的。材料是不穩(wěn)定的。 第四章第四章 實(shí)驗(yàn)室溫場的獲得實(shí)驗(yàn)室溫場的獲得4.3 高溫場的高溫場的獲得獲得4.3.1電熱爐電熱爐 電

49、阻爐電阻爐爐襯耐火材料爐襯耐火材料工作穩(wěn)定性工作穩(wěn)定性 黏度2在在H2和和CO氣氛下的穩(wěn)定性氣氛下的穩(wěn)定性 氧化物耐火材料能否與氫起作用，可以通氧化物耐火材料能否與氫起作用，可以通過熱力學(xué)計(jì)算作出初步判斷。鋼鐵冶金實(shí)驗(yàn)溫過熱力學(xué)計(jì)算作出初步判斷。鋼鐵冶金實(shí)驗(yàn)溫度一般不高于度一般不高于1727大多數(shù)耐火氧化物在氫氣大多數(shù)耐火氧化物在氫氣氛下是穩(wěn)定的。但氛下是穩(wěn)定的。但1727下，下，SiO2與與H2作用的作用的PH2O蒸汽壓稍高，其余氧化物的蒸汽壓稍高，其余氧化物的PH2O都不高。都不高。 第四章第四章 實(shí)驗(yàn)室溫場的獲得實(shí)驗(yàn)室溫場的獲得4.3 高溫場的高溫場的獲得獲得4.3.1電熱爐電熱爐 電阻

50、爐電阻爐爐襯耐火材料爐襯耐火材料工作穩(wěn)定性工作穩(wěn)定性 黏度3、在其它氣氛下、在其它氣氛下 Al2O3在在N2和和HCl氣氛中是穩(wěn)定的，在高溫氣氛中是穩(wěn)定的，在高溫下與下與HF氣體發(fā)生反應(yīng)生成氣體發(fā)生反應(yīng)生成AlF3。含。含S的氣氛會的氣氛會微弱的腐蝕微弱的腐蝕Al2O3。 MgO在在N2氣氛下可穩(wěn)定至氣氛下可穩(wěn)定至1700 以上，以上，鹵素和鹵素和S的氣氛要腐蝕的氣氛要腐蝕MgO。第四章第四章 實(shí)驗(yàn)室溫場的獲得實(shí)驗(yàn)室溫場的獲得4.3 高溫場的高溫場的獲得獲得4.3.1電熱爐電熱爐 電阻爐電阻爐爐襯耐火材料爐襯耐火材料工作穩(wěn)定性工作穩(wěn)定性 黏度4、在高溫下的穩(wěn)定性、在高溫下的穩(wěn)定性 在高溫、真空

51、條件下，耐火材料本身的穩(wěn)在高溫、真空條件下，耐火材料本身的穩(wěn)定性減小。定性減小。 在真空冶金中，由于體系的壓力很低，促在真空冶金中，由于體系的壓力很低，促使了氧化物的分解。使了氧化物的分解。 不宜于用于不宜于用于2000K以上的高溫。以上的高溫。第四章第四章 實(shí)驗(yàn)室溫場的獲得實(shí)驗(yàn)室溫場的獲得4.3 高溫場的高溫場的獲得獲得4.3.1電熱爐電熱爐 電阻爐電阻爐爐襯耐火材料爐襯耐火材料工作穩(wěn)定性工作穩(wěn)定性 黏度5、耐火氧化物對碳的穩(wěn)定性、耐火氧化物對碳的穩(wěn)定性 （1）耐火氧化物被還原成金屬的可能性。）耐火氧化物被還原成金屬的可能性。 在一個(gè)大氣壓，在一個(gè)大氣壓，2000以下常用耐火氧化以下常用耐火

52、氧化物中只有物中只有SiO2、MgO有被碳還原成金屬的可能。有被碳還原成金屬的可能。SiO2被還原是明顯的。被還原是明顯的。 MgO在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)壓力下高溫時(shí)雖較難被在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)壓力下高溫時(shí)雖較難被碳還原，但因生成的碳還原，但因生成的Mg和和CO都是氣體，所以都是氣體，所以隨著氣相壓力的降低反應(yīng)易于進(jìn)行。所以在真隨著氣相壓力的降低反應(yīng)易于進(jìn)行。所以在真空碳熱還原金屬氧化物時(shí)，不能用空碳熱還原金屬氧化物時(shí)，不能用MgO坩堝，坩堝，而用石墨坩堝。而用石墨坩堝。第四章第四章 實(shí)驗(yàn)室溫場的獲得實(shí)驗(yàn)室溫場的獲得4.3 高溫場的高溫場的獲得獲得4.3.1電熱爐電熱爐 電阻爐電阻爐爐襯耐火材料爐襯耐火材料工作穩(wěn)定

53、性工作穩(wěn)定性 黏度（2）耐火氧化物被）耐火氧化物被C還原成碳化物的可能性還原成碳化物的可能性 大多數(shù)耐火氧化物在大多數(shù)耐火氧化物在1500以上與碳接觸以上與碳接觸時(shí)容易生成碳化物。如果反應(yīng)生成的時(shí)容易生成碳化物。如果反應(yīng)生成的CO不斷不斷地被排除，氧化物將不斷地和碳反應(yīng)生成碳化地被排除，氧化物將不斷地和碳反應(yīng)生成碳化物。物。第四章第四章 實(shí)驗(yàn)室溫場的獲得實(shí)驗(yàn)室溫場的獲得4.3 高溫場的高溫場的獲得獲得4.3.1電熱爐電熱爐 電阻爐電阻爐爐襯耐火材料爐襯耐火材料工作穩(wěn)定性工作穩(wěn)定性 黏度6、耐火氧化物對液態(tài)金屬的穩(wěn)定性、耐火氧化物對液態(tài)金屬的穩(wěn)定性 耐火氧化物在耐火氧化物在1000以上與液態(tài)金屬

54、接觸以上與液態(tài)金屬接觸時(shí)，金屬易受污染，而耐火氧化物達(dá)到侵蝕。時(shí)，金屬易受污染，而耐火氧化物達(dá)到侵蝕。其反應(yīng)通式如下其反應(yīng)通式如下 XO固固Me液液=MeO液液+X固液固液 在實(shí)際場合，由于爐內(nèi)氣氛對液態(tài)金屬的在實(shí)際場合，由于爐內(nèi)氣氛對液態(tài)金屬的作用，對耐火氧化物也有影響。如鐵金屬的氧作用，對耐火氧化物也有影響。如鐵金屬的氧化，生成的（化，生成的（FeO）對很多耐火氧化物都有侵）對很多耐火氧化物都有侵蝕作用。因此必須注意爐內(nèi)氣氛的間接、直接蝕作用。因此必須注意爐內(nèi)氣氛的間接、直接作用。作用。第四章第四章 實(shí)驗(yàn)室溫場的獲得實(shí)驗(yàn)室溫場的獲得4.3 高溫場的高溫場的獲得獲得4.3.1電熱爐電熱爐 電

55、阻爐電阻爐爐襯耐火材料爐襯耐火材料工作穩(wěn)定性工作穩(wěn)定性 黏度7、耐火氧化物對熔鹽和爐渣的穩(wěn)定性、耐火氧化物對熔鹽和爐渣的穩(wěn)定性高溫下，很多耐火材料易被熔鹽或爐渣所侵蝕。高溫下，很多耐火材料易被熔鹽或爐渣所侵蝕。熔點(diǎn)在熔點(diǎn)在600以下以下：用硬質(zhì)玻璃作容器，但氟：用硬質(zhì)玻璃作容器，但氟化物化物 熔鹽能與熔鹽能與SiO2作用生成易揮發(fā)的作用生成易揮發(fā)的SiF4，應(yīng)，應(yīng)當(dāng)用白金坩堝。當(dāng)用白金坩堝。在在1100以上以上：堿金屬、堿土金屬、氯化物、：堿金屬、堿土金屬、氯化物、溴化物和碘化物等熔鹽，都可用溴化物和碘化物等熔鹽，都可用Al2O3、MgO、ZrO2質(zhì)容器，氟化物則用石墨容器。堿金屬的質(zhì)容器，氟

56、化物則用石墨容器。堿金屬的硝酸鹽、硫酸鹽、磷酸鹽在高溫下采用白金或硝酸鹽、硫酸鹽、磷酸鹽在高溫下采用白金或石墨質(zhì)容器。石墨質(zhì)容器。第四章第四章 實(shí)驗(yàn)室溫場的獲得實(shí)驗(yàn)室溫場的獲得4.3 高溫場的高溫場的獲得獲得4.3.1電熱爐電熱爐 電阻爐電阻爐爐襯耐火材料爐襯耐火材料工作穩(wěn)定性工作穩(wěn)定性 黏度7、耐火氧化物對熔鹽和爐渣的穩(wěn)定性、耐火氧化物對熔鹽和爐渣的穩(wěn)定性高溫下，很多耐火材料易被熔鹽或爐渣所侵蝕。高溫下，很多耐火材料易被熔鹽或爐渣所侵蝕。熔點(diǎn)在熔點(diǎn)在600以下以下：用硬質(zhì)玻璃作容器，但氟：用硬質(zhì)玻璃作容器，但氟化物化物 熔鹽能與熔鹽能與SiO2作用生成易揮發(fā)的作用生成易揮發(fā)的SiF4，應(yīng)，應(yīng)

57、當(dāng)用白金坩堝。當(dāng)用白金坩堝。在在1100以上以上：堿金屬、堿土金屬、氯化物、：堿金屬、堿土金屬、氯化物、溴化物和碘化物等熔鹽，都可用溴化物和碘化物等熔鹽，都可用Al2O3、MgO、ZrO2質(zhì)容器，氟化物則用石墨容器。堿金屬的質(zhì)容器，氟化物則用石墨容器。堿金屬的硝酸鹽、硫酸鹽、磷酸鹽在高溫下采用白金或硝酸鹽、硫酸鹽、磷酸鹽在高溫下采用白金或石墨質(zhì)容器。石墨質(zhì)容器。第四章第四章 實(shí)驗(yàn)室溫場的獲得實(shí)驗(yàn)室溫場的獲得4.3 高溫場的高溫場的獲得獲得4.3.1電熱爐電熱爐 電阻爐電阻爐 耐火材料耐火材料 工作穩(wěn)定性工作穩(wěn)定性 黏度 電熱元件的作用是把電能轉(zhuǎn)化成熱能，電熱元件的作用是把電能轉(zhuǎn)化成熱能，使被加

58、熱的樣品達(dá)到所要求的溫度，它決定使被加熱的樣品達(dá)到所要求的溫度，它決定爐子的工作能力和壽命。爐子的工作能力和壽命。 性能性能 : a.最高使用溫度最高使用溫度 b.電阻系數(shù)和電阻溫度系數(shù)電阻系數(shù)和電阻溫度系數(shù) c.表面負(fù)荷及允許表面負(fù)荷表面負(fù)荷及允許表面負(fù)荷 分類：分類： a.金屬電熱體金屬電熱體 注意使用溫度和氣氛注意使用溫度和氣氛 b.非金屬電熱體非金屬電熱體第四章第四章 實(shí)驗(yàn)室溫場的獲得實(shí)驗(yàn)室溫場的獲得4.3 高溫場的高溫場的獲得獲得4.3.1電熱爐電熱爐 電阻爐電阻爐 電熱體電熱體 黏度a. 最高使用溫度最高使用溫度（電熱元件本身最高的承受溫（電熱元件本身最高的承受溫度）度） =爐溫爐

59、溫+（50150）爐膛的最高溫度主要取決于電熱元件的使用溫爐膛的最高溫度主要取決于電熱元件的使用溫度度b.電阻系數(shù)和電阻溫度系數(shù)電阻系數(shù)和電阻溫度系數(shù) 電阻系數(shù)電阻系數(shù),又叫電阻率又叫電阻率,是指電熱體當(dāng)溫度在是指電熱體當(dāng)溫度在20，1m長度的電熱體長度的電熱體1mm2端面所具有的電端面所具有的電阻值，其單位：阻值，其單位：mm2/m 。第四章第四章 實(shí)驗(yàn)室溫場的獲得實(shí)驗(yàn)室溫場的獲得4.3 高溫場的高溫場的獲得獲得4.3.1電熱爐電熱爐 電阻爐電阻爐 電熱體電熱體 黏度電熱體的電阻隨著溫度變化而變化，衡量這電熱體的電阻隨著溫度變化而變化，衡量這個(gè)變化程度的叫個(gè)變化程度的叫電阻溫度系數(shù)電阻溫度系

60、數(shù)?？砂聪率接?jì)算：可按下式計(jì)算：式中式中 為電熱元件在為電熱元件在20的電阻率，；的電阻率，； 為電阻溫度系數(shù)，為電阻溫度系數(shù)， -1； 為電熱元件的工作溫度，為電熱元件的工作溫度，。第四章第四章 實(shí)驗(yàn)室溫場的獲得實(shí)驗(yàn)室溫場的獲得4.3 高溫場的高溫場的獲得獲得4.3.1電熱爐電熱爐 電阻爐電阻爐 電熱體電熱體20(1)tt20t 黏度c.表面負(fù)荷及允許表面負(fù)荷表面負(fù)荷及允許表面負(fù)荷 指電熱元件單位工作面積上分擔(dān)的功率指電熱元件單位工作面積上分擔(dān)的功率 。 在一定電熱爐功率條件下，電熱元件表在一定電熱爐功率條件下，電熱元件表面負(fù)荷選得越大，則電熱元件用量就越少。面負(fù)荷選得越大，則電熱元件用量就