常用工程材料-非金屬材料

　　非金屬材料

　　非金屬材料也是重要的工程材料。它包括耐火材料、耐火隔熱材料、耐蝕（酸）非金屬材料和陶瓷材料等。

　　1.耐火材料

　　（1）耐火材料的主要性能指標和分類：

　　1）耐火材料的主要性能指標。

　　① 耐火度。耐火度是耐火材料受熱后軟化到一定程度的溫度。

　　② 荷重軟化溫度。

　　③ 高溫化學穩定性。高溫化學穩定性是耐火材料抗爐氣和爐料腐蝕的能力；

　　④ 抵抗溫度變化的能力越好，則耐火材料在經受溫度急劇變化時越不易損壞；

　　⑤ 抗壓強度要好；

　　⑥ 密度和比熱容；

　　⑦ 熱導率要小，隔熱性能要好，電絕緣性能要好。

　　2）耐火材料的分類

　　① 耐火砌體材料。按材質高低，分為普通耐火材料和特種耐火材料；按材料密度分為重質耐火材料和輕質耐火材料；按耐火材料的主要化學成分分為粘土磚、高鋁磚、硅磚、氧化鋁磚、石墨和碳制品以及碳化硅制品等。

　　② 耐火水泥及混凝土。低鈣鋁酸鹽耐火水泥是用優質鋁釩土和石灰石，按一定比例配合經燒結、磨細制成。

　　耐火混凝土具有施工簡便、價廉和爐襯整體密封性強等優點，但強度較低。按照膠結料的不同，耐火混凝土分為水硬性耐火混凝土、火硬性耐火混凝土和氣硬性耐火混凝土；按照密度的高低，可分為重質耐火混凝土和輕質耐火混凝土兩類。

　　2.耐火隔熱材料

　　耐火隔熱材料，又稱為耐熱保溫材料。它是各種工業用爐（冶煉爐、加熱爐、鍋爐爐膛）的重要筑爐材料。常用的隔熱材料有硅藻土、蛭石、玻璃纖維（又稱礦渣棉）、石棉，以及它們的制品如板、管、磚等。

　　3.耐蝕（酸）非金屬材料

　　（1）鑄石。鑄石是以輝綠巖、玄武巖、頁巖等天然巖石為主要原料，經熔化、澆注、結晶、退火而成的一種硅酸鹽結晶材料。鑄石具有極優良的耐磨與耐化學腐蝕性、絕緣性及較高的抗壓性能。其耐磨性能比鋼鐵高十幾倍至幾十倍。

　　（2）石墨。石墨按照來源不同可分為天然石墨和人造石墨。它不僅具有高度的化學穩定性，還具有極高的導熱性能。

　　石墨材料具有高熔點（3700℃），在高溫下有高的機械強度。當溫度增加時，石墨的強度隨之提高。石墨在3000℃以下具有還原性，并且在中性介質中有很好的熱穩定性。在急劇改變溫度的條件下，石墨比其他結構材料都穩定，不會炸裂破壞，石墨的導熱系數比碳鋼大2倍多，所以，石墨材料常用來制造傳熱設備。

　　石墨具有良好的化學穩定性。除了強氧化性的酸（如硝酸、鉻酸、發煙硫酸和鹵素）之外，在所有的化學介質中都很穩定，甚至在熔融的堿中也很穩定。

　　（3）玻璃。按形成玻璃的氧化物可分為硅酸鹽玻璃、磷酸鹽玻璃、硼酸鹽玻璃和鋁酸鹽玻璃等，其中硅酸鹽玻璃是應用最為廣泛的玻璃品種。

　　（4）天然耐蝕石料。天然耐蝕石料的組成含二氧化硅的質量分數大于55.0%，且其含量越高耐酸性能越好。含氧化鎂、氧化鈣的質量分數在50.0%以上的石料，有較好的或好的耐堿性能，但不耐酸侵蝕。而某些耐酸石料含二氧化硅雖然很高，由于結構致密也能耐堿侵蝕。

　　（5）水玻璃型耐酸水泥。水玻璃型耐酸水泥具有能抗大多數無機酸和有機酸腐蝕的能力，但不耐堿。

　　4.陶瓷材料

　　陶瓷材料屬于硅酸鹽材料。目前陶瓷的應用已滲透到各類工業、各種工程和各個技術領域。陶瓷材料有著許多區別于其它材料的物理化學性能。比如高溫化學穩定性、超硬的特點和極好的耐腐蝕性能。

　　（1）陶瓷材料的分類

　　工程陶瓷材料的分類見教材圖1.1.2.它們可用于制造某些工業構件、零件和工具。陶瓷的種類很多，但缺乏統一的分類方法，陶瓷一般分為普通陶瓷和新型陶瓷兩大類。

　　（2）常用的陶瓷材料

　　在工程中常用的陶瓷有電器絕緣陶瓷、化工陶瓷、結構陶瓷和耐酸陶瓷等。