现代高技术耐火材料已成为高技术陶瓷的一部分。当物质细到一定程度下,它表现出与传统材料不同的奇异性能。要获得高技术的耐火材料,应该采用高纯、超细,组分均匀和少团聚或软团聚的均一球形粒子活性粉末。同时将这些耐火原料粉体添加到传统的耐火材料中,对其烧结性能,微观结构和使用性能都会产生重要影响。高技术耐火原料粉体的合成以及其对传统耐火材料性能的影响是现在和将来耐火材料领域的研究重点。粉体可细分为粉粒体、微粉体和超微粉体,并可进一步细分。常用的粉体粒径划分标准见表1。
用于制备1μm以下耐火原料超细粉末的方法有固相法、液相法与气相法。其基本原理如表2所列。固相法工艺简单,在满足产品质量的前提下,采用此法可使成本大大降低,如莫来石微粉的合成,可实现工业化大生产,但达到高纯超细尚有困难。考虑到操作条件和原料来源、生产成本等,液相法是合成高纯超细粉体较理想的方法,尤其是溶胶-凝胶法是室温左右的一系列化学反应,易于实现与控制,原料基本上都是醇盐,纯度较高。该方法具有许多独特的优点,受到国内外普遍重视与应用。气相法的优点是生成粉料不需要进行粉碎,颗粒分散性好,纯度高,特别适合于制备氮化物、碳化物与硼化物。
目前应用较多的耐火原料粉体有SiO2、Si3N4、SiC、ZrO2和Al203。Si3N4和SiC高温强度大、抗热冲击,抗氧化,是理想的高温工程材料;加入部分稳定剂(Y2O3,CaO,MgO)后ZrO2材料强度与韧性极高;Al2O3是用量最大的材料,可做为耐磨耐高温的机械部件。
耐火原料的质量取决于其性质,它是评价耐火原料的质量标准,也是选择耐火原料的依据。耐火原料的性质一般包括化学矿物组成、物理性质、工艺性质及热学性质等,如表3中所列。