碳复合耐火材料的分类及显微结构特点

按显微结构来分，碳复合耐火材料可分为陶瓷结合型与碳结合型两大类。典型的陶瓷结合制品有烧成?油砖、粘土或高铝石墨制品等。其结构特点是通过高温烧成在耐火材料组分之间形成某种陶瓷结合，碳素材料填充在耐火材料颗粒之间或者气孔内。虽然烧成铝碳滑板及?入式水口等类耐火制品中也存在一些结合碳膜，但其主要结合形式为陶瓷结合，仍属于陶瓷结合型碳复合耐火材料。

碳结合耐火材料和陶瓷结合耐火材料有本质的差别。前者属于不烧耐火材料，其生产工艺一般是先将结合剂和粗颗粒混合均匀，使结合剂在粗颗粒表面形成一层薄膜，然后加入耐火材料细粉及石墨，混合均匀后成型。经热处理后，作为结合剂的树脂固化形成一个固化树脂框架把耐火材料组成和石墨结合起来。制品经碳化后，树脂框架被碳化而形成为碳框架。显然，碳框架的连续性及强度对制品的性质有很大的影响。对耐火材料及石墨的浸润性能好且残碳高的结合剂，会形成完整性好、强度高的碳框架。这种把耐火材料及石墨颗粒结合起来的碳被称为结合碳，以区别于作为材料主要成分的石墨碳。结合碳的结构及性质与石墨碳的不同，理想的碳结合耐火材料应该是结合碳在颗粒周围形成一层结合碳膜，此膜构成一定空间谈网络将颗粒结合起来，石墨和陶瓷细粉位于粗颗粒之间。

结合剂对耐火材料及石墨的浸润性越好，结合碳框架的连续性越好，深入耐火材料及石墨基质中的框架分支越多，耐火材料的强度也越来越高，为了得到合理的显微结构，应对耐火材料及石墨的粒度有一定要求。这一点和一般的耐火材料生产没有原则差别，但是由于石墨呈片状结构，有较强的取向性，在成型过程中会沿垂直压制方向取向，甚至造成层裂，这一点在成型过程中应予以注意。

如上所述，石墨由于良好的导热性和韧性，不易为炉渣所浸润，因而可阻止炉渣沿砖内气孔渗透，从而使碳复合耐火材料获得良好的抗渣性和抗热震性，但是，碳本身有易被氧化的弱点，容易和空气中的氧以及组分钟的氧化物反映而丧失其优势。因此，为提高其抗氧化性，常加入Al、Si、Mg及合金、碳化物等各种添加剂，使碳复合耐火材料成为多组分的复杂体系。