高温碱炉的温度测量用什么材料

通常使用的是石棉、高铝砖或炭化硅。

保温材料一般是指导热系数小于或等于0.2的材料。

保温材料材料发展很快,在工业和建筑中采用良好的保温技术与材料,往往可以起到事半功倍的效果。

建筑中每使用一吨矿物棉绝热制品,一年可节约一吨石油。

保温棉是将高纯度的黏土熟料、氧化铝粉、硅石粉、铬英砂等原料在工业电炉中高温熔融,形成流体。

然后采用压缩空气喷吹或用甩丝机甩丝成纤维状,经过集棉器集棉,形成保温棉。

高铝砖通常采用高铝矾土熟料加少量黏土,经磨细后用气体发生法或泡沫法以泥浆形式浇注、成形,经1300~1500℃烧成。

有时也可用工业氧化铝代替部分矾土熟料。

用于砌筑窑炉的内衬和隔热层,以及无强烈高温熔融物料侵蚀及冲刷作用的部位。

直接与火焰接触时,表面接触温度不得高于1350℃。

碳化硅(SiC)是用石英砂、石油焦(或煤焦)、木屑(生产绿色碳化硅时需要加食盐)等原料通过电阻炉高温冶炼而成。

碳化硅在大自然也存在罕见的矿物,莫桑石。

碳化硅又称碳硅石。

在当代C、N、B等非氧化物高技术耐火原料中,碳化硅为应用最广泛、最经济的一种,可以称为金钢砂或耐火砂。

高导热系数且耐高温合金材料有哪些

一、变形高温合金

变形高温合金是指可以进行热、冷变形加工,工作温度范围-253~1320℃,具有良好的力学性能和综合的强、韧性指标,具有较高的抗氧化、抗腐蚀性能的一类合金。

按其热处理工艺可分为固溶强化型合金和时效强化型合金。

1、固溶强化型合金

使用温度范围为900~1300℃,最高抗氧化温度达1320℃。

例如GH128合金,室温拉伸强度为850MPa、屈服强度为350MPa;1000℃拉伸强度为140MPa、延伸率为85%,1000℃、30MPa应力的持久寿命为200小时、延伸率40%。

固溶合金一般用于制作航空、航天发动机燃烧室、机匣等部件。

2、时效强化型合金

使用温度为-253~950℃,一般用于制作航空、航天发动机的涡轮盘与叶片等结构件。

制作涡轮盘的合金工作温度为-253~700℃,要求具有良好的高低温强度和抗疲劳性能。

例如:GH4169合金,在650℃的最高屈服强度达1000MPa;制作叶片的合金温度可达950℃,例如:GH220合金,950℃的拉伸强度为490MPa,940℃、200MPa的持久寿命大于40小时。

变形高温合金主要为航天、航空、核能、石油民用工业提供结构锻件、饼材、环件、棒材、板材、管材、带材和丝材。

二、铸造高温合金

铸造高温合金是指可以或只能用铸造方法成型零件的一类高温合金。其主要特点是:

1. 具有更宽的成分范围 由于可不必兼顾其变形加工性能,合金的设计可以集中考虑优化其使用性能。

如对于镍基高温合金,可通过调整成分使γ’含量达60%或更高,从而在高达合金熔点85%的温度下,合金仍能保持优良性能。

2. 具有更广阔的应用领域 由于铸造方法具有的特殊优点,可根据零件的使用需要,设计、制造出近终形或无余量的具有任意复杂结构和形状的高温合金铸件。

根据铸造合金的使用温度,可以分为以下三类:

第一类:在-253~650℃使用的等轴晶铸造高温合金 这类合金在很大的范围温度内具有良好的综合性能,特别是在低温下能保持强度和塑性均不下降。

如在航空、航天发动机上用量较大的K4169合金,其650℃拉伸强度为1000MPa、屈服强度850MPa、拉伸塑性15%;650℃,620MPa应力下的持久寿命为200小时。

已用于制作航空发动机中的扩压器机匣及航天发动机中各种泵用复杂结构件等。

第二类:在650~950 ℃使用的等轴晶铸造高温合金 这类合金在高温下有较高的力学性能及抗热腐蚀性能。

例如K419合金,950℃时,拉伸强度大于700MPa、拉伸塑性大于6%;950℃,200小时的持久强度极限大于230MPa。

这类合金适于用航空发动机涡轮叶片、导向叶片及整铸涡轮。

第三类: 在950~1100℃使用的定向凝固柱晶和单晶高温合金 这类合金在此温度范围内具有优良的综合性能和抗氧化、抗热腐蚀性能。

例如DD402单晶合金,1100℃、130MPa的应力下持久寿命大于100小时。

这是国内使用温度最高的涡轮叶片材料,适用于制作新型高性能发动机的一级涡轮叶片。

随着精密铸造工艺技术的不断提高,新的特殊工艺也不断出现。

细晶铸造技术、定向凝固技术、复杂薄壁结构件的CA技术等都铸造高温合金水平大大提高,应用范围不断提高。

三、粉末冶金高温合金

采用雾化高温合金粉末,经热等静压成型或热等静压后再经锻造成型的生产工艺制造出高温合金粉末的产品。

采用粉末冶金工艺,由于粉末颗粒细小,冷却速度快,从而成分均匀,无宏观偏析,而且晶粒细小,热加工性能好,金属利用率高,成本低,尤其是合金的屈服强度和疲劳性能有较大的提高。

FGH95粉末冶金高温合金,650℃拉伸强度1500MPa;1034MPa应力下持久寿命大于50小时,是当前在650℃工作条件下强度水平最高的一种盘件粉末冶金高温合金。

粉末冶金高温合金可以满足应力水平较高的发动机的使用要求,是高推重比发动机涡轮盘、压气机盘和涡轮挡板等高温部件的选择材料。

四、氧化物弥散强化(ODS)合金

是采用独特的机械合金化(MA)工艺,超细的(小于50nm)在高温下具有超稳定的氧化物弥散强化相均匀地分散于合金基体中,而形成的一种特殊的高温合金。

其合金强度在接近合金本身熔点的条件下仍可维持,具有优良的高温蠕变性能、优越的高温抗氧化性能、抗碳、硫腐蚀性能。

目前已实现商业化生产的主要有三种ODS合金:

MA956合金 在氧化气氛下使用温度可达1350℃,居高温合金抗氧化、抗碳、硫腐蚀之首位。

可用于航空发动机燃烧室内衬。

MA754合金 在氧化气氛下使用温度可达1250℃并保持相当高的高温强度、耐中碱玻璃腐蚀。

现已用于制作航空发动机导向器环和导向叶片。

MA6000合金 在1100℃拉伸强度为222MPa、屈服强度为192MPa;1100℃,1000小时持久强度为127MPa,居高温合金之首位,可用于航空发动机叶片。

五、金属间化合物高温材料

金属间化合物高温材料是近期研究开发的一类有重要应用前景的、轻比重高温材料。

十几年来,对金属间化合物的基础性研究、合金设计、工艺流程的开发以及应用研究已经成熟,尤其在Ti-Al、Ni-Al和Fe-Al系材料的制备加工技术、韧化和强化、力学性能以及应用研究方面取得了令人瞩目的成就。

Ti3Al基合金(TAC-1),TiAl基合金(TAC-2)以及Ti2AlNb基合金具有低密度(3.8~5.8g/cm3)、高温高强度、高钢以及优异的抗氧化、抗蠕变等优点,可以使结构件减重35~50%。

Ni3Al基合金,MX-246具有很好的耐腐蚀、耐磨损和耐气蚀性能,展示出极好的应用前景。

Fe3Al基合金具有良好的抗氧化耐磨蚀性能,在中温(小于600℃)有较高强度,成本低,是一种可以部分取代不锈钢的新材料。

碳纤维隔热保温材料:真空和惰性气体环境下高温导热系数测试技术

摘要:本文聚焦碳纤维隔热保温材料在高温真空与惰性气体环境下的导热系数测试技术。

详细阐述了测试中的特点与国内外技术发展现状,特别是国外碳纤维保温材料测试技术与上海依阳公司的国产石墨硬毡测试结果。

文章进一步对比了隔热材料高温导热系数的常用测试方法,分析了碳纤维隔热材料测试技术的现状。

一、碳纤维隔热保温材料及其导热系数测试特点碳纤维隔热保温材料具有高耐温性,其导热系数测试具有以下特点:测试温度高(至1000~2000℃以上),需在惰性气体环境(如真空、氮气、氩气、氦气)下进行,测试时存在温度均匀与大温度梯度两种分布形式,同时涉及柔性与刚性两种材料形式,以及材料的导电性。

二、隔热材料高温导热系数测试方法低导热系数隔热材料的测试方法主要分为三类。

国内外可满足碳纤维隔热保温材料测试的设备主要是德国耐驰公司的稳态保护热板法导热仪与上海依阳的稳态热流计法导热仪。

此外,美国NASA的稳态热流计法设备是专门定制的非商品化设备。

其中,稳态热流计法与瞬态热线法是适用于碳纤维隔热材料测试的主流方法。

三、碳纤维隔热材料测试技术现状国外对碳纤维隔热材料的测试多采用非标自制设备,而上海依阳公司等国内企业则采用标准化测试设备。

目前,国内尚无其他机构具备碳纤维隔热材料的导热系数测试设备与相关测试结果。

四、碳纤维隔热保温材料测试技术针对碳纤维隔热保温材料,稳态热流计法与瞬态热线法是主要的测试技术。

稳态热流计法能模拟实际隔热环境中的大温差,适用于复合材料构件的测试,而瞬态热线法结构简单,适用于耐火材料的测试。

两者测试结果存在差异,稳态热流计法得到的是等效导热系数,而瞬态热线法得到的是真导热系数。

五、国外碳纤维隔热材料测试典型报道美国NASA Langley Research Center的热流计法高温导热系数测试系统,能够满足刚性和柔性片状材料的测试需求。

日本NIPPON CARBON公司的碳纤维隔热保温材料,其软毡和硬毡系列的测试结果均采用稳态热流计法。

日本吴羽株式会社的KRECA FR石墨硬毡产品性能测试也采用此方法。

美国Carbon Composites公司的产品导热性能测试同样采用稳态热流计法。

六、上海依阳实业有限公司的工作上海依阳实业有限公司采用自制的热流计法高温导热仪和瞬态平面热源法导热仪,首次在国内获得了碳纤维隔热保温材料在不同真空度下的室温~1000℃范围内的导热系数测试结果。

此外,该公司对石墨硬毡样品进行了常温常压大气环境下及不同温度点下的高温导热系数测量,并得出了有效导热系数随温度变化的规律。

七、稳态热流计法导热系数测试更高温度方案若需提升测试温度至1500℃,可通过更换加热方式、制冷系统、温度测量元件及提高真空度抽取系统等措施,以适应更高的测试需求。

金属合金导热系数与温度的关系
隔热材料300℃导热系数最低