中國(guó)粉體網(wǎng)訊 隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,，窯具作為一種特殊的耐火材料,，已成為陶瓷工業(yè)和耐火材料工業(yè)等行業(yè)必不可少的高溫輔助材料制品,。
窯具一般分為三大類：第一類是隧道窯,、梭式窯等窯車臺(tái)面用輕質(zhì)邊圍磚,，此類窯具使用環(huán)境溫度稍低,，主要是能承受壓力的載荷且只要能達(dá)到低蓄熱的目的即可；第二類是立柱,、棚板和橫梁等,，該類窯具直接與火焰接觸，使用環(huán)境溫度高,，棚板,、橫梁等需要承受高溫及承重壓力的雙重作用，所以要求其應(yīng)具備一定的高溫抗折強(qiáng)度及良好的抗熱震穩(wěn)定性,；第三類是支承燒成中陶瓷坯體的專用窯具,，如匣缽、墊板等,，此類窯具不一定直接與火焰接觸,，又只承受瓷件的重力，所以其使用環(huán)境要好得多,。
在這些窯具中,，棚板的面積大、厚度薄,，也是目前窯具用量最大的一部分,，無(wú)論是生產(chǎn)還是使用，它非常具有代表性,。生產(chǎn)中常用的棚板材料有莫來(lái)石質(zhì),、堇青石質(zhì)、氧化物結(jié)合SiC質(zhì),、反應(yīng)燒結(jié)碳化硅(SiSiC)等,。
莫來(lái)石堇青石質(zhì)棚板
隨著低溫快速燒成制度的推廣，堇青石—莫來(lái)石窯具在我國(guó)現(xiàn)代陶瓷工業(yè)中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用,。堇青石—莫來(lái)石棚板以莫來(lái)石為骨料,、堇青石為基料燒制而成。由于堇青石具有（SiO2）n圓環(huán)狀結(jié)構(gòu),，此結(jié)構(gòu)中有較大的空隙，故具有熱膨脹系數(shù)小的特點(diǎn),，而莫來(lái)石熱膨脹系數(shù)大,，導(dǎo)致兩種材料的膨脹系數(shù)不匹配，使得兩相界面形成微細(xì)裂紋,，能有效降低溫度變化產(chǎn)生的熱應(yīng)力,，有效地避免了災(zāi)難性裂紋的擴(kuò)散，極大地提高了堇青石—莫來(lái)石質(zhì)耐火材料的熱穩(wěn)定性能,；同時(shí),，由于莫來(lái)石晶體的耐火度高(熔點(diǎn)為1810℃),、機(jī)械強(qiáng)度高(室溫下抗彎強(qiáng)度為49MPa)，因此使用莫來(lái)石做骨料能有效地提高棚板的高溫強(qiáng)度,。
（堇青石-莫來(lái)石棚板）
堇青石—莫來(lái)石棚板在使用過(guò)程中通常受到溫度快速變化的影響,，產(chǎn)生了較高的熱應(yīng)力，在熱應(yīng)力的長(zhǎng)期作用下,，使得棚板的強(qiáng)度逐漸降低,，最終形成災(zāi)難裂紋的產(chǎn)生，使棚板開裂,。因此,，要緩解熱應(yīng)力增長(zhǎng)對(duì)堇青石—莫來(lái)石棚板使用壽命的影響，就必須提高堇青石—莫來(lái)石棚板的抗熱震性能,。
剛玉莫來(lái)石棚板
目前,，在高溫梭式窯上剛玉-莫來(lái)石棚板得到廣泛使用，該棚板具有優(yōu)良的高溫強(qiáng)度,、抗熱震性和較高的使用溫度(1700℃),，且化學(xué)穩(wěn)定性良好，不易與所承燒的產(chǎn)品發(fā)生反應(yīng),，特別適用于燒成軟磁(鐵氧體)材料和電子絕緣陶瓷,。但是由于高溫棚板在高溫(一般>1600℃)下承載量較大，同時(shí)承受較大的剪切應(yīng)力,，易使棚板發(fā)生高溫彎曲蠕變,。國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的適用于1600℃～1700℃溫度段的高溫棚板的抗高溫彎曲蠕變性能大都不理想，致使當(dāng)前高品質(zhì)的高溫棚板仍然擺脫不了對(duì)進(jìn)口產(chǎn)品的依賴,。因此,，研制低高溫彎曲蠕變的高溫棚板，具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義,。
SiC質(zhì)棚板
SiC質(zhì)材料具有強(qiáng)度高,、耐高溫、化學(xué)性能穩(wěn)定,、熱膨脹系數(shù)小,、導(dǎo)熱系數(shù)大和抗熱震性良好等優(yōu)良特性，其主要取決于結(jié)合相的組成與性質(zhì),，作為棚板材料越來(lái)越得到人們的重視,。在碳化硅棚板中碳化硅的用量高達(dá)70%~80%，結(jié)合相只占20%~30%,，但材料遠(yuǎn)未發(fā)揮碳化硅固有的優(yōu)良性質(zhì),，材料的高溫性能(如強(qiáng)度、蠕變,、抗熱震,、耐氧化等)還有待改進(jìn),。從結(jié)合劑的不同分類，SiC棚板一般可分為四大類：粘土結(jié)合SiC,、氧化硅結(jié)合SiC,、氮化硅（或氮氧化硅）結(jié)合SiC和再結(jié)晶SiC。
1,、粘土結(jié)合的碳化硅棚板制品
粘土結(jié)合的碳化硅棚板制品主要用粘土作為結(jié)合劑與一定顆粒級(jí)配的SiC混合后,，采用一定的方法成型，根據(jù)含量的不同于1350~1500℃之間的氧化氣氛中燒成,，顆粒被粘土結(jié)合起來(lái),，其中的結(jié)合相主要為莫來(lái)石和石英(或方石英)，而結(jié)晶態(tài)的二氧化硅或者因?yàn)榇嬖诰娃D(zhuǎn)變,，或者因其膨脹系數(shù)較高導(dǎo)致材料的抗熱震性下降,；用作結(jié)合劑的粘土在燒成時(shí)燒失量較大而影響材料的致密化，從而影響材料的強(qiáng)度和抗氧化能力,；此外,，粘土引入的雜質(zhì)成分使材料中玻璃相增多，也增大了高溫蠕變并降低了高溫強(qiáng)度,。
2,、氮化硅結(jié)合碳化硅制品
氮化硅結(jié)合碳化硅制品是我國(guó)80年代中期開始研制生產(chǎn)的一種高級(jí)SiC棚板材料，這種材料具有更好的物化性能：高溫強(qiáng)度好,、導(dǎo)熱系數(shù)高,、熱穩(wěn)定性好、荷重軟化點(diǎn)高,、熱膨脹系數(shù)低,、抗高溫蠕變能力強(qiáng)和抗酸能力強(qiáng)等。
（氮化硅結(jié)合碳化硅棚板）
在棚板使用后期,，隨著氧化和變質(zhì)程度加劇及熱應(yīng)力,、機(jī)械應(yīng)力的協(xié)同作用，棚板的結(jié)構(gòu)受到損傷,，可靠性下降,，甚至發(fā)生災(zāi)難性破壞�,？傮w來(lái)說(shuō),，氮化硅質(zhì)棚板材料具有很高的強(qiáng)度以及其它優(yōu)異的性能，其結(jié)合的SiC雖有良好性能,，但其工藝過(guò)程對(duì)設(shè)備要求較高。
3,、SiO2結(jié)合碳化硅制品
SiO2結(jié)合碳化硅制品的原料純度較高,，低熔物雜質(zhì)含量少,，性能較黏土結(jié)合碳化硅制品好很多，而價(jià)格同氮化硅結(jié)合和重結(jié)晶碳化硅制品相比又有很大優(yōu)勢(shì),，因此該制品得到了廣泛的應(yīng)用,。以SiO2為結(jié)合劑的制品，可利用SiC的氧化性能在沒(méi)有礦物添加時(shí)于1350~1500℃中強(qiáng)氧化氣氛下燒成,，它是借助SiC燒成的顆粒接觸表面氧化生成的SiO2薄膜,，將顆粒結(jié)合起來(lái)；也可在SiC泥料中加入含SiO2的礦物成分在1300~1400℃的溫度下,，由于結(jié)合劑形成液相從而生成SiO2結(jié)合SiC制品,，此制品具有優(yōu)異性能。不少研究者從SiO2加入量,，高熱處理溫度和添加黏土,、Al2O3和CaO微粉等方面對(duì)現(xiàn)有的SiO2-SiC棚板進(jìn)行了性能優(yōu)化。
4,、反應(yīng)燒結(jié)碳化硅棚板
反應(yīng)燒結(jié)碳化硅棚板具有高強(qiáng)度,、高硬度、高耐磨,、耐腐蝕及良好的抗氧化,、抗熱震等性能，是應(yīng)用最廣泛的結(jié)構(gòu)陶瓷和窯具產(chǎn)品之一,。
其他棚板
除了以上比較常見的棚板材料外,，利用氮化硼、剛玉等耐氧化性好,、硬度高,、抗高溫性能好的陶瓷材料也引起了研究人員的關(guān)注，從而使其成為可利用棚板材料,，但因其來(lái)源少,、價(jià)格昂貴，在產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)使用上具有一定的局限性,。
參考來(lái)源：
[1]劉平安等.陶瓷燒成中棚板材料的研究現(xiàn)狀及展望
[2]周會(huì)俊等.高溫剛玉-莫來(lái)石棚板的生產(chǎn)與應(yīng)用
[3]賀俊.堇青石—莫來(lái)石棚板抗熱震性能的研究
（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/山川）
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