常用工程材料-非金属材料

　　非金属材料

　　非金属材料也是重要的工程材料。它包括耐火材料、耐火隔热材料、耐蚀(酸)非金属材料和陶瓷材料等。

　　1.耐火材料

　　(1)耐火材料的主要性能指标和分类：

　　1)耐火材料的主要性能指标。

　　① 耐火度。耐火度是耐火材料受热后软化到一定程度的温度。

　　② 荷重软化温度。

　　③ 高温化学稳定性。高温化学稳定性是耐火材料抗炉气和炉料腐蚀的能力;

　　④ 抵抗温度变化的能力越好，则耐火材料在经受温度急剧变化时越不易损坏;

　　⑤ 抗压强度要好;

　　⑥ 密度和比热容

　　⑦ 热导率要小，隔热性能要好，电绝缘性能要好。

　　2)耐火材料的分类

　　① 耐火砌体材料。按材质高低，分为普通耐火材料和特种耐火材料;按材料密度分为重质耐火材料和轻质耐火材料;按耐火材料的主要化学成分分为粘土砖、高铝砖、硅砖、氧化铝砖、石墨和碳制品以及碳化硅制品等。

　　② 耐火水泥及混凝土。低钙铝酸盐耐火水泥是用优质铝钒土和石灰石，按一定比例配合经烧结、磨细制成。

　　耐火混凝土具有施工简便、价廉和炉衬整体密封性强等优点，但强度较低。按照胶结料的不同，耐火混凝土分为水硬性耐火混凝土、火硬性耐火混凝土和气硬性耐火混凝土;按照密度的高低，可分为重质耐火混凝土和轻质耐火混凝土两类。

　　2.耐火隔热材料

　　耐火隔热材料，又称为耐热保温材料。它是各种工业用炉(冶炼炉、加热炉、锅炉炉膛)的重要筑炉材料。常用的隔热材料有硅藻土、蛭石、玻璃纤维(又称矿渣棉)、石棉，以及它们的制品如板、管、砖等。

　　3.耐蚀(酸)非金属材料

　　(1)铸石。铸石是以辉绿岩、玄武岩、页岩等天然岩石为主要原料，经熔化、浇注、结晶、退火而成的一种硅酸盐结晶材料。铸石具有极优良的耐磨与耐化学腐蚀性、绝缘性及较高的抗压性能。其耐磨性能比钢铁高十几倍至几十倍。

　　(2)石墨。石墨按照来源不同可分为天然石墨和人造石墨。它不仅具有高度的化学稳定性，还具有极高的导热性能。

　　石墨材料具有高熔点(3700℃)，在高温下有高的机械强度。当温度增加时，石墨的强度随之提高。石墨在3000℃以下具有还原性，并且在中性介质中有很好的热稳定性。在急剧改变温度的条件下，石墨比其他结构材料都稳定，不会炸裂破坏，石墨的导热系数比碳钢大2倍多，所以，石墨材料常用来制造传热设备。

　　石墨具有良好的化学稳定性。除了强氧化性的酸(如硝酸、铬酸、发烟硫酸和卤素)之外，在所有的化学介质中都很稳定，甚至在熔融的碱中也很稳定。

　　(3)玻璃。按形成玻璃的氧化物可分为硅酸盐玻璃、磷酸盐玻璃、硼酸盐玻璃和铝酸盐玻璃等，其中硅酸盐玻璃是应用最为广泛的玻璃品种。

　　(4)天然耐蚀石料。天然耐蚀石料的组成含二氧化硅的质量分数大于55.0%，且其含量越高耐酸性能越好。含氧化镁、氧化钙的质量分数在50.0%以上的石料，有较好的或好的耐碱性能，但不耐酸侵蚀。而某些耐酸石料含二氧化硅虽然很高，由于结构致密也能耐碱侵蚀。

　　(5)水玻璃型耐酸水泥。水玻璃型耐酸水泥具有能抗大多数无机酸和有机酸腐蚀的能力，但不耐碱。

　　4.陶瓷材料

　　陶瓷材料属于硅酸盐材料。目前陶瓷的应用已渗透到各类工业、各种工程和各个技术领域。陶瓷材料有着许多区别于其它材料的物理化学性能。比如高温化学稳定性、超硬的特点和极好的耐腐蚀性能。

　　(1)陶瓷材料的分类

　　工程陶瓷材料的分类见教材图1.1.2。它们可用于制造某些工业构件、零件和工具。陶瓷的种类很多，但缺乏统一的分类方法，陶瓷一般分为普通陶瓷和新型陶瓷两大类。

　　(2)常用的陶瓷材料

　　在工程中常用的陶瓷有电器绝缘陶瓷、化工陶瓷、结构陶瓷和耐酸陶瓷等。

　　例题1：在工程材料分类中，铸石属于( )。

　　A.耐火材料 B.耐火隔热材料 C.耐蚀非金属材料 D.陶瓷材料

　　答案：C.耐蚀非金属材料

　　例题2：耐火材料的主要性能指标有()。

　　A. 高温化学稳定性 B. 抵抗温度变化的能力要好

　　C. 抗压强度要好 D. 密度和比热容要大

　　答案：A. 高温化学稳定性 B. 抵抗温度变化的能力越好 C. 抗压强度要好