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提高耐火材料热震稳定性的7种技术措施
浏览: 发布日期:2021-10-21
有研讨标明,经过阻止裂纹扩展、耗费裂纹扩展动力、添加资料断裂外表能、降低线膨胀系数和添加塑性等方式可以进步耐火材料的热震稳定性。详细技术措施为:
(1)适当的气孔率。
除了存在气孔之外,耐火材料外部骨粒和结合相之间还存在一定量的裂隙。耐火材料在断裂进程中,外部气孔和裂隙可以对断裂扩展裂纹起到一定的阻止和抑制作用。如作为低温热震条件下运用的耐火材料,在退役进程中,外表裂纹并不会惹起资料的灾难性断裂,其损坏的缘由多是由外部热应力招致的构造剥落。当资料外部气孔率较大时,将会延长热应力作用下惹起的裂纹长度,同时添加裂纹数量。短而多的裂纹互相穿插构成网状结构,添加了资料断裂时需求的断裂能,可以无效改善资料的热震稳定性。普遍认为,当耐火材料的气孔率控制在13%-20%时,具有较佳的热震稳定性。
 

 
(2)控制原料的颗粒级配、颗粒临界粒度和外形。
相关研讨标明,资料断裂惹起的外表能和体系内颗粒尺寸的平方呈正比例关系。因而,经过在资料体系中中引入大颗粒骨料,使裂纹在大骨料左近转向,从而改善晶间裂纹功能,可以到达进步耐火材料热震稳定性的目的。一般来讲,耐火材料中骨料的弹性模量要分明大于基质,这种弹性模量的差别使得大颗粒骨料可以延缓资料原有裂纹的扩展。上述弹性模量差别越大,则骨料延缓裂纹扩展作用也就越分明。同时,骨料的外形也是影响耐火材料热震稳定性的重要要素。如在资料体系中添加过量的棒状或片状骨料均可以改善耐火材料制品的热震稳定性。
(3)界面结合合理。
由于耐火材料中骨料与基质的功能(如密度、热膨胀系数等)差别普通较大,两者的结合界面对热震裂纹的扩展、转向等影响明显。经过选择和预处理骨料等技术措施,在骨料与基质之间构成适宜的结合界面,构成解聚、颗粒拔出、显微开裂等耗能机制,可以抑制热震裂纹的扩展,从而到达进步耐火材料的韧性的目的。
(4)引入或生成线膨胀系数小的物相。
经过在基质中引入过量的热膨胀性较低的资料,惹起资料外部的热膨胀不婚配,从而在耐火材料烧成进程中发生微裂纹,障碍热震裂纹的扩展。但上述微裂纹太多将惹起微裂纹的聚合,降低试样的力学性能。因而,要严格控制低热膨胀性资料的添加量,以取得热震稳定性和力学性能较为平衡的耐火制品。
(5)引入或生成某种物相(例如四方ZrO2),使其在裂纹尖端发作相变,构成吸收能量机制。
经过在资料体系中各相的热失配,使得耐火材料外部发生非灾难性的毁坏零碎,并呈现复杂的非线性断裂行为,从而进步耐火制品的热震稳定性。
(6)参加并平均分散纤维或纤维状物。
经过引入纤维状物、晶须或原位构成晶须状物相等,并保证其平均分散在制品中,如在浇注料中参加钢纤维等,将会使耐火材料的断裂所需能量添加并出现明显的非线性特征,进而进步资料的韧性。
(7)添加塑性或粘滞性组元。
经过在耐火材料体系中添加塑性、黏滞性组分或许使制品在煅烧进程中构成高黏度的液相,应用它们的塑性变形,吸收弹性应变能的释放量,从而进步耐火制品的韧性。如锆英石-氧化锆质耐火材料在煅烧进程中,经过锆英石的分解构成ZrO2和高黏度的液相SiO2,明显进步了耐火材料的韧性。
由上述莫来石质资料研究进展和耐火材料热震稳定性研讨概略可知,目前,莫来石质耐火材料进步热震稳定性的次要技术途径为添加SiC和ZrO2等,经过微裂纹和相变来进步资料韧性,但这也会影响到资料的力学强度。
 
 
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