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电热材料电热材料概念及分类u 电热材料：利用电流热效应的材料。一般应用于电热器。 u 性能要求：高电阻率和低的电阻温度系数，在高温时有良好的抗氧化性，并有长期的稳定性，有足够高的高温强度，易于拉丝。 u 分类：金属型和非金属型。金属电热材料金属类电热材料主要包括贵金属（Pt）、高温熔点金属（W、Mo、Ta、Nb）及其合金、镍基合金和铁铝系合金. 应用最广泛的金属电热材料主要是镍铬合金和铁铝系合金。u 贵金属及其合金：铂、铝铂、铜铂、铂铱合金等，铱易挥发和氧化，能显著地提高铂的耐腐蚀性，具有高硬度、高熔点、高耐蚀能力和低的接触电阻。 重金属及其合金：钨等，可用于工业炉中。 u 镍基合金：铬镍合金、铬镍铁合金等。这类合金的特点是以氧化铬构成表面保护膜，耐蚀性强，高温强度高，成型加工和焊接性能好。缺点是价格高。高电阻电热合金、高温合金、精密合金、耐热合金、特种合金、不锈钢等都是常见和常用的镍铬合金. u 铁基合金：铁铬铝合金、铁铝合金等。具有高的电阻率和硬度，密度较小（6.57.2g/mm3)，抗振动和抗冲击性能良好。在450和700左右分别有脆化区，在高温下长期使用，晶粒容易粗化，因而高温抗蠕变性能和室温韧性较低，但电阻率高，抗氧化性良好，且价格便宜，因而应用广泛。 非金属电热材料非金属电热材料主要有碳化硅、铬酸镧、氧化锆、二硅化钼等。具有耐高温、耐腐蚀、抗氧化、电热转换效率高等优点，正在逐步取代金属电热材料。其中，MoSi2 以其较高的熔点、极好的高温抗氧化性、优异的导电导热性和适中的密度而成为近年来研究的热点，被认为是目前最有前途的高温结构材料. 非金属电热材料的主要缺点是价格昂贵，使用条件苛刻，其中，难熔金属电热材料必须在真空或保护气氛中使用。铁铬铝合金与镍铬合金相比，使用温度较高，电阻率较大，电阻温度系数也小些，且价格便宜，但高温强度较低，电阻温度系数也小些，且价格便宜，但高温强度低，使用过后冷态脆性较大。镍铬合金价格较高，一般情况下多使用铁铬铝合金。金属类电热材料通常被加工成线材螺旋形或波形结构，通电时容易产生感抗效应造成能量损耗。u 碳化硅SiC电热元件俗称硅碳棒，是以高纯度的绿色SiC为主要原料，经2 200高温再结晶制成的非金属发热体，最高使用温度为1 350，其电阻随使用温度和时间而变化。它具有碳化硅制品的一系列物理化学特性，可显示出无机高温结构材料的一系列优越性能6,7。普通SiC发热体的使用温度为1 400左右，采用高温均热烧结、表面喷涂陶瓷、添加特殊物质以及冷端在熔融硅中浸渍处理等技术而特制的碳化硅发热体的使用温度可提高1 6001 650（见表3），在氩气气氛中甚至可高达1 8008。正常连续使用寿命一般在2 000h以上，还具有直接使用商业电源的电阻性能9。此外，有专利报道10，通过向碳化硅中加入粘合剂，所述粘合剂为纤维素类物质，粘合剂占碳化硅重量的0.81.2%，采用了连续高温烧成的工艺，获得了碳化硅发热部各项性能指标均达到碳化硅行业标准，电阻值偏差缩小，红热均匀度偏差缩小，烧成成品率提高，成产周期缩短，耗能大大降低的碳化硅电热元件。SiC电热元件的主要优点是热辐射能力强，可精确控制温度；在工业应用上，通常加工成棒状、条状、板状和 U形等，使用方法简单，可并联、串联、混联使用，可水平或竖直安装；性价比较高；是中高温工业电炉和实验电炉最常用的电热元件11,12。被广泛的应用于陶瓷、玻璃、耐火材料等高温工业领域。u 碳化硅粉易升华分解，一般碳化硅陶瓷都是用粉末冶金法制备。 u 二硅化钼：具有金属与陶瓷的双重特性，是一种性能优异的高温材料。极好的高温抗氧化性，抗氧化温度高达1600以上。主要应用作发热元件、集成电路、高温抗氧化涂层及高温结构材料。MoSi2发热元件是在高温下工作的电阻发热元件，通常称作“硅钼棒”。是一种可用于多种气氛的高温发热元件，尤其适用于氧化性气氛，其最高使用温度已经达到1 85021。主要用于冶金化工、玻璃、陶瓷、电子电工、半导体材料等工业领域以及实验室的重要设备。最早的二硅化钼发热元件是由瑞典Kanthal公司于1 947年研制发明的，并于20世纪90年代初将二硅化钼发热体的实用温度提高到了1 850，即Kanthal Super 1900型发热元件，而且外观平直，抗弯强度高达450MPa21,22。而国内现有的二硅化钼发热元件的抗弯强度约为150MPa，且塑性差，不能做成形状复杂的发热体，阻碍了其在电炉中的应用。所以，国产二硅化钼发热元件与与瑞典 KANTHAL的Super 系列MoSi2 发热元件相比，在大型尺寸和复杂形状发热元件的制备、发热元件的抗弯强度、使用温度和使用寿命等方面还存在着较大差距23。主要存在的问题是二硅化钼的室温脆性、低温氧化以及高温强度低和易高温蠕变等，常常使其应用范围受到限制，在一些特殊环境下使用时难以正常服役。而且国产MoSi2发热元件在国际市场的价格仅仅是KANTHAL Super系列的1/10。所以，改进国产MoSi2 粉体的制备技术，优化MoSi2 发热元件的成形工艺和冷热端的扩散接合工艺. 目前，对二硅化钼发热体材料的改性主要是通过合金化和复合化的途径实现的。合金化MoSi2基高温结构材料主要是通过合金化Al、Re、Nb、Co、W、B等实现的。u 氧化锆发热体 氧化锆发热元件是在氧化气氛下使用温度高达2 0002 200的超高温电阻发热元件，也是目前国内外使用温度最高的发热元件20。氧化锆发热体材料具有高的熔点（2 700），在氧化气氛中的稳定性好，以及到一定温度范围可由绝缘体转变为导电体等特点。因此，不需要保护气氛就可以直接在空气中间歇或连续使用，在1 800以上（最高温度可以达到2 400）可连续使用1 000h以上，在2 000到室温之间的间歇使用可达数百次，所以是一种优良的新型高温发热元件，被广泛用做超高温电炉的发热元件。影响氧化锆电导能力的主要因素有稳定剂的种类及加入量、氧化锆晶粒尺寸的大小、气孔率高低以及所处环境温度等。表4是由CaO稳定的ZrO2棒体在不同温度下的电阻率。u 石墨：耐高温性好，导电性比一般非金属矿高一百倍。导热性超过钢、铁、铅等金属材料。常温下有良好的化学稳定性，能耐酸、耐碱和耐有机溶剂的腐蚀。韧性好。一般在还原性气氛或真空下使用，最高温度可达3000 。 问题及结论非金属陶瓷电热材料与金属电热材料相比具有耐高温、耐腐蚀、抗氧化、电热转换效率高等优点，正逐步取代金属电热材料。但是非金属电热材料自身也存在许多缺点： （1）碳化硅材料在1 350以上高温氧化气氛中使用，易造成碳化硅元件因强烈氧化而烧损，制约了其在更高温度领域的广泛应用。 （2）铬酸镧材料合成工艺与烧结工艺匹配的问题解决得还不是很理想，在某种程度上阻碍了产品的开发速度，与国外产品存在较大差距。 （3）ZrO2发热元件只能在有保护装置和辅助加热元件的条件下使用，而不能单独使用用于加热，在很大程度上限制了其发展应用。 （4）二硅化钼虽然是一种性能介于金属与陶瓷之间的金属件化合物，具有金属和陶瓷的双重性能。但是，二硅化钼仍室温韧性差和高温强度低的缺点限制了其发展应用。 综上所述，单纯的金属电热体和非金属电热材料都存在一些问题。二硅化钼是一种性能介于金属与陶瓷之间的金属件化合物，具有金属和陶瓷的双重性能，被认为是一种最具有发展前途的高温结构材料。目前，国内外主要是通过合金化和复合化的手段对其进行增强并取得了一定的成就，已经开发制备出MoSi2-ZrO2、MoSi2-TiC、MoSi2-Al2O3等多种MoSi2基高温结构材料。电热材料的研究现状电热材料是用于制造各种电阻加热设备中的发热元件。普通的电热材料可分为金属电热材料和非金电热材料两类。金属类电热材料主要包括贵金属（Pt）、高温熔点金属（W、Mo、Ta、Nb）及其合金、镍基合金和铁铝系合金（见表1）。其中，应用最广泛的金属电热材料主要是镍铬合金和铁铝系合金。非金属电热材料主要有碳化硅、铬酸镧、氧