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    鎂磚的導熱系數

    發布日期:2022-03-17 19:25:15

    鎂磚(magnesite brick)氧化鎂含量在90%以上、以方鎂石為主晶相的堿性耐火材料。一般可分為燒結鎂磚(又稱燒成鎂磚)和化學結合鎂磚(又稱不燒鎂磚)兩大類。純度和燒成溫度高的鎂磚,由于方鎂石晶粒直接接觸,稱為直接結合鎂磚;用電熔鎂砂為原料制成的磚稱為電熔再結合鎂磚。


           鎂磚有較高的耐火度,很好的耐堿性渣性能,荷重軟化開始溫度高,但抗熱震性能差。燒結鎂磚以制磚鎂磚為原料,經粉碎、配料、混練、成型后,在1550~1600℃的高溫下燒成,高純制品的燒成溫度在1750℃以上。不澆鎂磚是在鎂砂中加入適當的化學結合劑,經混煉、成型、干燥而制成。


           鎂磚的導熱性(導熱系數)(thermal conductivity),即其傳遞熱量的能力,通常以導熱系數來表示。熱導率表示在能量傳遞過程中,在單位時間內、單位溫度梯度下,單位面積所通過的熱量。


    1、不同材質的熱導率往往差別很大。在常溫下,各種耐火磚的熱導率可以從百分之幾到數十(w/(m·℃)),最高值與最低值相差近千倍。隨著溫度升高,各種耐火磚的熱導率差值雖趨于減小,但差別仍然很大。如1000℃時,輕質硅石的熱導率僅為0.35W/(m·℃)左右;再結晶碳化硅制品為17.5W/(m·℃)左右;石墨可高達35W/(m·℃)。


    2、鎂磚的熱導率除受溫度影響外,還與其化學礦物組成和組織結構密切相關。當耐火磚由晶體構成時,晶體的性質對熱導率有明顯的影響。眾所周知,無機非金屬材料的熱導率一般比金屬低很多。這是由于無機非金屬材料與具有金屬鍵的金屬不同,只有極少的自由電子。在這種材料中由自由電子引起的導熱極為有限,而主要是由晶格振動偏離諧振程度而定。偏離諧振程度愈大,熱導率愈小。而晶格振動偏離程度又隨構成各組分物質摩爾質量的差別增大而增大,所以單質的熱導率最大(石墨的熱導率較大即在于此)。


    3、具有復雜結構的晶體,對晶格的熱輻射作用更大,熱導率變得更小。如MgO,A12O3和MgAl2O4同為等軸晶,但因MgAl2O4結構復雜,熱導率較低。非同向性晶體,在沿晶體中質點密集的方向,熱導率較大。如石英沿c軸方向質點堆積較密集,其熱導率(13.6W/(m·℃))約為垂直于c軸方向者(7.2W/(m·℃))的2倍。又如層狀結構的石墨,平行于層面方向的熱導率約為垂直于層面方向的4倍。


    4、若晶體存在缺陷,如形成置換型固溶體時,由于晶體結構的規則性遭受破壞,引起熱散射現象,導致熱導率降低。其它晶體缺陷如空位、位錯等,也有相似的影響。同樣,由于晶界的熱散射現象,多晶材料的熱導率較單晶者低;細晶粒構成的材料較粗晶粒構成者低。材料中含有雜質成分,由于也發生散射作用,故也使熱導率降低。


    5、當耐火磚中含有玻璃相時,由于非晶質的結構無序,原子間相撞幾率大,故與晶體相比,導熱系數較低。當耐火磚中含有氣孔時,由于氣體的熱導率比固體小,所以隨氣孔率的增加,材料的熱導率減小。這就是多孔材料熱導率低的基本原因。


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