Refractory materials are materials that break down by heat, pressure, or chemical attack and retain high strength and form at temperatures where they occur. Refractory materials are polycrystalline, multiphase, inorganic, non-metallic, porous and heterogeneous. They are usually composed of oxides or non-oxides (such as carbides, nitrides, etc.) of the following materials: silicon, aluminum, magnesium, calcium, and zirconium. Some metals with melting points >1850 درجة، مثل النيوبيوم والكروم والزركونيوم والتنغستن والتنتالوم وغيرها، تعتبر أيضًا مواد حرارية.
وتستخدم المواد المقاومة للحرارة في الأفران والأفران والمحارق والمفاعلات. وتستخدم الحراريات أيضًا في صناعة البوتقات وقوالب صب الزجاج والمعادن، وفي تكسية أنظمة الصمامات لهياكل إطلاق الصواريخ. اليوم، تستخدم صناعة الصلب وصناعة صب المعادن ما يقرب من 60٪ من جميع المواد المقاومة للحرارة.
خصائص المواد الحرارية
يجب أن تكون المواد المقاومة للحرارة مستقرة كيميائياً وفيزيائياً عند درجات الحرارة المرتفعة. اعتمادًا على بيئة التشغيل، يجب أن تكون مقاومة للصدمات الحرارية، وخاملة كيميائيًا و/أو تتمتع بنطاقات محددة من التوصيل الحراري ومعامل التمدد الحراري.
تعتبر أكاسيد الألومنيوم (أكسيد الألومنيوم) والسيليكون (السيليكا) والمغنيسيوم (أكسيد المغنسيوم) من أهم المواد المستخدمة في صناعة الحراريات. أكسيد آخر شائع في المواد المقاومة للحرارة هو أكسيد الكالسيوم (الجير). كما يستخدم الطين الحراري على نطاق واسع في صناعة المواد المقاومة للحرارة.
يجب اختيار المواد المقاومة للحرارة بناءً على الظروف التي ستواجهها. تتطلب بعض التطبيقات مواد حرارية خاصة. يتم استخدام الزركونيا عندما يجب أن تتحمل المادة درجات حرارة عالية للغاية. كربيد السيليكون والكربون (الجرافيت) هما مادتان حراريتان أخريان تستخدمان في بعض ظروف درجات الحرارة القاسية للغاية، لكن لا يمكن أن تتلامسا مع الأكسجين لأنها سوف تتأكسد وتحترق.
يمكن أن تكون المركبات الثنائية مثل كربيد التنغستن أو نيتريد البورون شديدة المقاومة للحرارة. الكربونيت هو المركب الثنائي الأكثر مقاومة للحرارة، مع نقطة انصهار تبلغ 3890 درجة. يحتوي المركب الثلاثي كربيد التنتالوم-الهافنيوم على واحدة من أعلى نقاط الانصهار لجميع المركبات المعروفة (4215 درجة).
يمكن استخدام المواد المقاومة للحرارة للقيام بالوظائف التالية:
يعمل كحاجز حراري بين الوسط الحراري وجدار الحاوية
يتحمل الضغط المادي ويمنع الوسط الحراري من تآكل جدار الحاوية
المضادة للتآكل
توفير العزل الحراري
الحراريات لديها مجموعة متنوعة من التطبيقات المفيدة. في صناعة المعادن، تُستخدم المواد المقاومة للحرارة لتبطين الأفران والأفران والمفاعلات والأوعية الأخرى التي تحتوي على الوسائط الساخنة وتنقلها مثل المعادن والخبث. لدى الحراريات تطبيقات أخرى ذات درجات حرارة عالية مثل سخانات الاحتراق، ومصلحات الهيدروجين، ومصلحات الأمونيا الأولية والثانوية، وأفران التكسير، وغلايات المرافق، ووحدات التكسير الحفزي، وسخانات الهواء، وأفران الكبريت.
