SPS輕質(zhì)節(jié)能高溫耐火絕熱材料
高溫材料輕質(zhì)化常用手段是通過(guò)造孔劑或發(fā)泡等工藝在材料中產(chǎn)生大量的微氣孔,從而達(dá)到降低熱導(dǎo)率、減小熱容的目的。氣孔結(jié)構(gòu),即氣孔尺寸、分布、狀態(tài)會(huì)對(duì)材料性能產(chǎn)生極大的影響。采用單一的造孔工藝,產(chǎn)生的氣孔尺寸分布較為集中,而且氣孔率較高時(shí)會(huì)形成大量連通氣孔,一方面減弱了隔熱效果,另一方面會(huì)顯著減小材料內(nèi)部晶粒間的接觸面,從而導(dǎo)致材料強(qiáng)度和抗高溫蠕變性能降低。
超孔構(gòu)材料(Super Porous Structure Material,SPS材料)綜合了多種途徑(機(jī)械造孔、發(fā)泡、燒失、堆積),在材料中引入各種尺寸級(jí)別的氣孔(宏觀孔、微觀孔、納米孔),并使孔的狀態(tài)呈現(xiàn)不同層次(定向孔、梯度孔、組合孔)。通過(guò)不同孔結(jié)構(gòu)間的協(xié)同作用,突破了現(xiàn)有多孔高溫材料性能的局限,使材料在具有高氣孔率的同時(shí),還保持了良好的抗高溫蠕變性能。
技術(shù)優(yōu)勢(shì):
SPS材料制備技術(shù)已申請(qǐng)中國(guó)及國(guó)際專利。該材料主要技術(shù)優(yōu)勢(shì)如下:
(1)優(yōu)良的耐高溫特性,最高工作溫度可達(dá)1750℃;
(2)輕質(zhì)低熱容,比重僅為現(xiàn)有剛玉質(zhì)耐火材料的1/4,體積熱容為其1/5;
(3)超低熱導(dǎo)率,優(yōu)于現(xiàn)有各類輕質(zhì)絕熱磚,為剛玉質(zhì)耐火材料的1/10;
(4)突出的抗高溫蠕變性,性能優(yōu)于國(guó)際領(lǐng)先水平的日本企業(yè)同類產(chǎn)品;
(5)優(yōu)異的抗熱震穩(wěn)定性,可承受反復(fù)冷熱循環(huán)造成的嚴(yán)酷熱沖擊工況;
(6)靈活便捷的可加工性,可如木材般加工組裝,大幅降低施工成本。
應(yīng)用概況:
應(yīng)用SPS材料,進(jìn)行窯爐結(jié)構(gòu)件及窯具制品的開發(fā)。現(xiàn)已有陶瓷窯爐用標(biāo)準(zhǔn)磚及各種尺寸的塊、板、柱、梁及異形件產(chǎn)品,可用于各種類型的陶瓷及無(wú)機(jī)材料窯爐的制造。對(duì)比實(shí)驗(yàn)中,采用SPS材料板材及標(biāo)準(zhǔn)磚為爐膛制造的實(shí)驗(yàn)電爐,與以氧化鋁空心球材料為爐膛制造的同樣尺寸電爐相比,經(jīng)過(guò)在1600℃下10次的燒成循環(huán)后,對(duì)比爐爐頂已出現(xiàn)貫穿裂紋,而實(shí)驗(yàn)爐爐頂仍未發(fā)現(xiàn)有裂紋、蠕變。
目前各類SPS材料制品現(xiàn)已在多家陶瓷及耐火材料企業(yè)的多種形式的窯爐中得到應(yīng)用,表現(xiàn)出優(yōu)良的使用性能以及突出的節(jié)能效果。
南京工業(yè)大學(xué)
2021-01-12