1. 前言概述

　　非氧化物耐火材料具有較高的化學(xué)純度、熔點(diǎn)，并且高溫結(jié)構(gòu)強(qiáng)度大、化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性良好等特性。一般包括高熔點(diǎn)氧化物、難熔化合物及其衍生的其他化合物。

　　常見(jiàn)的非氧化物耐火材料如下：

　　2. 碳化物

　　碳化物一般由人工合成，具有較高的導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性，耐火度及耐熱震性良好，但是碳化物的抗氧化性能稍差。

　　碳化物在工業(yè)上被廣泛用作高溫筑爐材料和發(fā)熱材料；TiC制品必須在還原氣氛或保護(hù)性氣氛中使用，由TIc制成的坩堝可以用來(lái)提出純Na、Bi、Sn等金屬；碳化硅復(fù)合材料可用作火箭發(fā)動(dòng)機(jī)尾吹管和燃燒室材料。

　　天然的碳化硅(Crystolon)即碳硅石(Moissanite,又稱莫桑石)很少，工業(yè)上使用的碳化硅(Siliconcarbide)是一種人工合成材料，簡(jiǎn)稱金剛砂。碳化硅制品是以SiC為原料和主晶相的耐火制品，同時(shí)也是是耐火材料領(lǐng)域常用的非氧化物耐火原料之一。以碳化硅為原料生產(chǎn)的粘土結(jié)合碳化硅、氧化物結(jié)合碳化硅、氮化硅結(jié)合碳化硅、重結(jié)晶碳化硅、反應(yīng)燒結(jié)滲硅碳化硅等制品以及不定形耐火材料廣泛應(yīng)用于冶金工業(yè)的高爐、煉鋅爐，陶瓷工業(yè)的窯具等。

　　3. 氮化物

　　氮化物的熔點(diǎn)高，但抗氧化性能差，在600-700℃時(shí)即可氧化，只能在真空或中性氣氛條件下使用。

　　氮化硅是一種具有良好的耐磨、耐高溫、耐蝕性的合成耐火原材料，以結(jié)合相的形式出現(xiàn)，主要應(yīng)用在在鋁電解槽側(cè)壁、高爐陶瓷杯用不燒磚、鐵溝澆注料、高爐噴補(bǔ)料等方面。

　　Si3N4在耐火材料中一是用作碳化硅耐火材料的結(jié)合相，即氮化硅結(jié)合碳化硅;二是純氮化硅制品。Si3N4是難熔化合物，因此很難將其燒結(jié)成高密度的制品。Si3N4制品的性能與其燒結(jié)方法有密切關(guān)系。

　　氮化鋁分子式為AlN,含Al65.82%，N34.18%AlN粉末的合成方法很多，按發(fā)生反應(yīng)時(shí)的原料狀態(tài)有固相反應(yīng)法、液相反應(yīng)法和氣相反應(yīng)法。AlN具有很好的射溫、耐磨和介電性能，對(duì)于鋁及其它熔融金屬具有高溫耐蝕性并且熱震穩(wěn)定性良好，可用作耐熱沖擊和熱交換材料、特種耐火材料、半導(dǎo)體基板材料等。

　　4. 氧氮化物材料

　　SiAlON是氮化硅固溶體的總稱，又叫做塞隆Sialon，是由硅(Si)、鋁(Al)、氧(O)和氮(N)組成的一類(lèi)化合物。在低溫和高溫下均具有優(yōu)異的硬度和機(jī)械強(qiáng)度、低熱膨脹系數(shù)、優(yōu)異的耐磨損性能和耐化學(xué)腐蝕性能。Sialon可通過(guò)高溫固相反應(yīng)法、自蔓延合成法、還原氮化法等方法制備。Sialon材料具有優(yōu)越的力學(xué)性能、熱學(xué)性能和化學(xué)穩(wěn)定性，是一種良好的高溫結(jié)構(gòu)陶瓷。常被應(yīng)用到磨具和金屬切削工具、用于熔融金屬擠壓磨具和盛裝輸送部件、高爐內(nèi)襯材料等。

　　AlON具有良好的抗熱震性和抗渣、鐵侵蝕性能，通過(guò)高溫固相反應(yīng)、氧化鋁還原氮化、鋁氧化氮化、化學(xué)氣相沉積等方法制備而成，可作為加入料被使用到鐵溝料、滑動(dòng)水口和浸入式水口中。

　　MgAlON是以氧化鎂或鎂鋁尖晶石作為AlON的穩(wěn)定劑，可以提高抗渣侵蝕性能，由于對(duì)熔渣的潤(rùn)濕性較差，能夠阻礙熔渣的侵蝕和滲透。

　　5. 硼化物

　　硼化物強(qiáng)度大，熔點(diǎn)高，抗氧化性不及氧化物，在氧化氣氛中只能是用到1400℃，中性及真空或還原氣氛下可達(dá)2000℃，TiB2、ZrB2、CeB2在真空條件下可達(dá)2500℃以上。硼化物的導(dǎo)電性能良好，具有很高的導(dǎo)熱性和熱穩(wěn)定性?？芍瞥射撍B續(xù)測(cè)溫套管、連鑄浸入式水口、火箭噴嘴、航空渦輪葉片、磁流體發(fā)電電極等。

　　碳化硼為黑色有金屬光澤晶體，俗稱黑鉆石，是以硼酸為主要原料，加入石油焦等碳質(zhì)材料，經(jīng)過(guò)高溫固態(tài)冶煉、粉碎加工而成的一種粉末狀產(chǎn)品，與金剛石、立方氮化硼同屬于超硬材料。碳化硼不溶于水和有機(jī)溶劑，化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)，耐酸、堿腐蝕，幾乎不與所有的酸、堿溶液反應(yīng)。碳化硼還具有如下多種特性：具有較大的熱中子俘獲截面，中子吸收能力強(qiáng)，故有中子吸收劑之稱，具有半導(dǎo)體性等。

　　制造碳化硼特種耐火材料制品，由于在技術(shù)上有較大的難度，因此尚沒(méi)有形成工業(yè)性生產(chǎn)，只有為滿足某些特殊場(chǎng)合的需要才少量制造。目前，碳化硼制品的制造工藝還不完整也不成熟。制品可用熱壓燒成法和常溫加壓燒成法制成。因后一種方法難以制造出致密的制品，所以通常采用前一種方法。熱壓可在氬(Ar)氣保護(hù)下的碳管發(fā)熱的熱壓爐中進(jìn)行。

　　氮化硼(BN)的結(jié)構(gòu)和性能與石墨極為相似，外觀呈白色，因此又稱白石墨。它具有融點(diǎn)高、線膨脹系數(shù)小、熱導(dǎo)率大等優(yōu)點(diǎn)，還具有抗熱震性好、高溫絕緣性高、高溫潤(rùn)滑性和抗侵蝕性好等優(yōu)點(diǎn)。它既能透過(guò)微波又能透過(guò)紅外線的材料。這種材料已廣泛地應(yīng)用于現(xiàn)代化工業(yè)和許多尖端技術(shù)部門(mén)，是一種非常有前途的新型陶瓷材料。

　　熱壓法制造的氮化硼制品在N2或Ar氣氛中最高使用溫度達(dá)2800℃，無(wú)明顯熔點(diǎn)，但在氧化氣氛中穩(wěn)定性差，使用溫度只能在900℃以下。氮化硼制品膨脹系數(shù)低，導(dǎo)熱率高，熱震穩(wěn)定性優(yōu)良，同時(shí)是好的絕緣體。氮化硼制品可作為高溫?zé)犭娕急Ｗo(hù)管，熔煉金屬的器皿，宇宙航行中熱屏蔽材料等。

　　由于非氧化物原料往往兼具多項(xiàng)特殊性能，在一些特殊材料的制作中，采用傳統(tǒng)氧化物原料生產(chǎn)的耐火材料已經(jīng)不能滿足要求，許多非氧化物原料比傳統(tǒng)的氧化物原料具有更高的熔點(diǎn)、更好的高溫力學(xué)性能，因此非氧化物耐材制品會(huì)越來(lái)越多的被應(yīng)用到超高溫領(lǐng)域中。