39 2.5 Altri materiali Caratteristiche dei materiali ceramici materiali refrattari materiali compositi Le caratteristiche più interessanti per le tecnologie chimiche sono, senza dubbio, l inerzia chimica, la bassa densità, l elevata temperatura di fusione e la bassa conducibilità termica. Inoltre, la resistenza meccanica e l inerzia chimica vengono mantenute anche ad elevate temperature, mentre le prestazioni degli acciai decadono già sopra i 700°C, anche in riferimento alla sensibilità alla corrosione. Per questi motivi i materiali ceramici, come il carburo di silicio (SiC) e il nitruro di silicio (Si3N4), vengono impiegati nelle apparecchiature di scambio termico ad elevate temperature, fino a 1500°C, temperature alle quali non si possono impiegare materiali metallici. Vengono utilizzati anche per giranti di pompe e turbine, come elementi di raccorderia per l impiego ad elevate temperature di esercizio o che trattano fluidi aggressivi, come materiale di riempimento delle colonne di distillazione, come rivestimento di camini. Molto importante anche il settore dei materiali refrattari, ovvero quei materiali utilizzati per resistere alle elevate temperature o agli agenti aggressivi (v. Tab. 2.15). Tipica applicazione è il rivestimento di fornaci e reattori, in cui i refrattari sono utilizzati in forma di mattoni. I processi produttivi, che partono da polveri, consentono il controllo della porosità finale dei mattoni: maggiore è la porosità minore è la conducibilità termica e di conseguenza maggiore è la capacità isolante. D altra parte, all aumentare della porosità, diminuisce la resistenza meccanica. Un altra importante classe di materiali è quella dei compositi, costituiti da almeno due componenti presenti in fasi differenti (v. Fig. 2.11). Uno dei materiali costituisce la fase matrice, generalmente dura e duttile, e l altro o gli altri la fase rinforzante o dispersa, generalmente forte e di bassa densità. La combinazione consente di raggiungere caratteristiche che i singoli materiali non possiedono. La fase matrice può essere costituita da metalli, polimeri o materiali ceramici. In base alla natura della fase rinforzante si possono classificare in compositi rinforzati con particelle, con fibre o strutturali. TIPO DI REFRATTARI CARATTERISTICHE argille refrattarie Costituite da allumina (Al2O3) e silice (SiO2). I mattoni vengono utilizzati per il rivestimento interno di forni industriali in maniera da non esporre alle elevate temperature gli acciai delle strutture. refrattari di silice Costituiti soprattutto da silice, vengono detti anche refrattari acidi. Possono sopportare carichi elevati fino a 1600°C. Non sono adatti agli ambienti basici. refrattari basici Ricchi in magnesia (MgO) sono resistenti agli agenti basici. Utilizzati negli altiforni per la produzione di acciaio. refrattari speciali Comprendono materiali di natura diversa come ossidi ad elevata purezza (Al2O3, SiO2, BeO, ZrO2, etc.), carburi (SiC) utilizzati per crogiuoli e per componenti di forni, carbonio e grafite di elevate caratteristiche refrattarie, ma utilizzabili sino a 800°C in ambiente privo di ossigeno. Tab. 2.15 02a CAPITOLO_015-055.indd 39 Caratteristiche dei materiali refrattari. 27/04/12 11.26
