耐火材料的热学性质

1、耐火材料的热学性质耐火材料的热学性质有热膨胀、热导率、热容、温度传导性，此外还有热辐射性。耐火材料的热膨胀耐火材料的热膨胀是其体积或长度随温度升高而增大的物理性质受热激发的非谐性振动使原子的间距增大而产生的长度或体积膨胀性能的技术指标有热膨胀率、热膨胀系数。热膨胀率热膨胀率也称线膨胀率，物理意义：是试样在一定的温度区间的长度相对变化率。 测定出热膨胀率，才能计算出热膨胀系数。00）/L 100%0式中：L 、L 分别为试样在温度T、T0（m。T00热膨胀系数T热膨胀系数有平均线膨胀系数、真实线膨胀系数 ，体膨胀系数。以后除特别说明1，试样长度的相对变化率。T=（L L ）/ L （TT ）=L

2、/ L TT0000、T0分别为测试终了温度、测试初始温度（=V/V0TV为试样在初始温度T0 m3真实热膨胀系数T=dL/LdT为试样在某温度时的长度（m。如线膨胀系数数值很小，则体膨胀系数约等于线膨胀系数的3 倍。对于各向同性晶体，体膨胀系数 3；对于各向异性晶体，体膨胀系数等于各晶轴方向的线膨胀系数只和，即a+b+c 。影响材料热膨胀系数的因素有：化学矿物组成、晶体结构类型和键强等。在相应的温度区域也发生较大的变化。小，如多晶石英的热膨胀系数=1210-6/，而石英玻璃的=0.510-6/，前者比后者大的多；氧离子紧密堆积结构的氧化物一般线膨胀系数较大，如MgO、Al2O3 等；在非同向

3、性晶体（非等轴晶体）中，各晶轴方向的热膨胀系数不等，如石墨：垂直于 C 轴的层间热膨胀系数为 =110-6/C =2710-6/；等轴晶体的热膨胀系数比非等轴晶体大的多，如等轴晶体的MgO 方镁石的 =13.810-6/,而晶体非等轴程度较高的石墨、堇青石、钛酸铝等的 310-6/，特别是钛酸铝的 110-6/，采用恰当的工艺方法甚至可以使0/。键强的影响：SiC 的质点间主要为键力强的原子键，其热膨胀系数就较小，且硬度也很高。 在相应的温度区域也发生较大的变化。热膨胀系数 对耐火材料的抗热震性影响很大中，材料中因温差产生的热应力 =ET，(N)。在温度急变的使用场合，应该首先考虑选用较低热膨

4、胀系数的耐火材料。常用耐火材料的热膨胀性能见P12 1-4 1-4。热导率的实质(W/m)。晶体导热的递。有较好的抗热震性。热导率是热工窑炉设计中选用耐火材料时不可缺少的数据指标。影响热导率的因素 中的孔隙微小众多，制品的热导率相对就较小。MgAl2O4 比刚玉Al2O3MgO 3AlO.2SiO 比 镁铝尖晶石 MgAl2O4 的结构复杂程度高，热导率就小。玻璃相中质点排列的有序程度比晶体的（晶体的结构复杂、以及固溶体、玻璃相等，其结构中的质点排列无序程度高，传 ）温度对热导率的影响一般为：晶相物质随温度升高 减小，玻璃相等物质随温度升高增大，各材料的 与温度的关系见P13 1-5。 一般较

5、小。但是高温时，大尺寸气孔会导致材料的高温 加大，因为高温时大气孔处的固相材料间辐射传热程度大于气体的传导传热（辐射传热正比于温度4 次方，且大气孔中还 可以获得很小的热导率。含有较高程度晶轴各向异性的晶体的材料纹。这些微裂纹孔隙成为热流传递的热阻，也可以使材料表现出很小的热导率。c热容定义：常压下加热1kg物质，温度升高所需热量kJ/k，也称为比热容。材料的热容取决于其化学矿物组成及所处的温度速度，对材料的蓄热能力和抗热震性具有重要意义。是热工窑炉设计中的材料技术指标。a度有关。温度传导性（导温系数）a=/c， （m2/h）W/）或（kJ/m；kJ/k耐火材料的体积密度（kg/3。热辐射性任

6、何物质在绝对零度以上都能发出电磁辐射。热辐射是指物质发射波长为0.1 100m 外辐射出热射线的性能。 振动；二是这种电磁波状的振动透过了中间的空气传播；最后，在接受辐射热的物体表面， 电磁波又转变成热能，被该物体所吸收。QQQQQQcart部分辐射热穿透物体，则：Qa + Qr+Qt=QcQaQcQQ+r +t 1QcQc式中的三项比值分别为吸收率 、反射率 和穿透率 ，由此可见： + + =1 =0， + =1。即，热辐射体（燃烧着的煤和高温物体 取决于吸收体本身的温度和辐射性质。物体在单位面积单位时间内所辐射出的能量，叫做该物体的辐射强度（W 表示。任何WW物体的辐射强度和同一温度下绝对

7、黑体的辐射强度的比值称为该物体的发射（WWsbs表示W /W =s（一般非金属材料均为灰体。任何灰体在同一温度上测得的发射率与吸收率相等，即 辐射学研究结果表明，黑体的辐射能量方程为：Eb =T4 （ =5.6710-5erg）E=T4热辐射率是选用高热辐射性能材料的重要技术指标 （即化学矿物组成）和温度。如在轧钢加热炉等热工设备上使用，可以节能 1030%；将高辐射材料应用于燃气加热炉炉衬，其节能效果更显著。表1-2各种耐火材料的辐射率材料温度范围，辐射率，SiC101014000.810.92Al O 颗粒23Al O -SiO 系颗粒232SiO 颗粒2硅砖10101560101015601010156010000.180.50.430.780.330.620.80镁砖10000.38铬砖60011000.950.97引自耐火材料与能源P227导电性一般耐火材料在常温下是电的不良导体（碳质材料除外。随温度升高导电性增强，在1000以上电阻急剧降低，材料至熔融状态时具强导电能力。耐火材料的导电能力一般用电阻率 表示：=A/