影響耐火澆注料熱震穩(wěn)定性的主要因素及提高方法

  耐火澆注料抵抗溫度的急劇變化而不破壞的性能成為熱震穩(wěn)定性，此種性能也成為抗熱震性或溫度急變抵抗性，它是材料力學(xué)性能和熱學(xué)性能對(duì)受熱條件的綜合反應(yīng)。眾所周知，硅磚受急冷急熱容易產(chǎn)生裂紋、開(kāi)裂，鎂磚易于剝落，通常被成為熱震穩(wěn)定性低的材料或抗熱震性小的材料。反之，鎂碳磚等受急冷急熱時(shí)，不容易產(chǎn)生裂紋、開(kāi)裂，則為熱震穩(wěn)定性高或抗熱震性大的材料。澆注料是非均質(zhì)的脆性材料，與金屬制品相比，由于它的熱膨脹率較大，熱導(dǎo)率和彈性較小、以及抗張強(qiáng)度低等，抗熱應(yīng)力而不被破壞的能力差，導(dǎo)致其抗熱震性較低。材料的熱震破壞可分為兩大類(lèi)；一類(lèi)是瞬時(shí)斷裂，稱(chēng)為熱沖擊斷裂；另一類(lèi)是在熱沖擊循環(huán)作用下，先出現(xiàn)開(kāi)裂，剝落，然后碎裂和變質(zhì)，終至整體損壞，稱(chēng)為熱震損傷。那么影響耐火澆注料熱震穩(wěn)定性的主要因素有哪些？如何提高其熱震穩(wěn)定性？今日元領(lǐng)小編將給大家?guī)?lái)回答這兩個(gè)問(wèn)題的答案，接下來(lái)我們一起去看看吧！

  一、影響澆注料主要因素

  1、抗熱震斷裂

  ①急冷集熱時(shí)，當(dāng)σmax值超過(guò)材料的強(qiáng)度極限σf時(shí)，即可導(dǎo)致開(kāi)裂。安全溫度差值越大，說(shuō)明材料能承受的溫度變化也愈大，即抗熱震愈好。當(dāng)澆注料因出現(xiàn)熱應(yīng)力而破壞，不僅與熱應(yīng)力的大小有密切關(guān)系，而且還與材料中應(yīng)力的分布、產(chǎn)生的速率和持續(xù)時(shí)間、材料的特性和結(jié)構(gòu)等因素有關(guān)。

  ②緩慢加熱冷卻時(shí)，材料的內(nèi)部和外部與環(huán)境的溫度差相接近并形成穩(wěn)定溫度分布時(shí)，用以比較材料的抗熱震性。

  2、抗熱震損傷

  從斷裂力學(xué)的觀點(diǎn)出發(fā)，分析材料在溫度變化條件下的裂紋成核、擴(kuò)展及抑制等動(dòng)態(tài)過(guò)程，以彈性應(yīng)變能和斷裂能之間的平衡作為熱震損壞的微裂紋，在熱震環(huán)境中出現(xiàn)的裂紋核亦不總是立即導(dǎo)致材料的斷裂。當(dāng)材料中可能積存的彈性應(yīng)變能小，而使裂紋擴(kuò)展成新斷裂面所必須的斷裂表面能大時(shí)，則材料的抗熱震性好。因此材料的抗裂紋擴(kuò)展能力正比于斷裂表面能，反比于彈性應(yīng)變能。

  二、提高澆注料熱震穩(wěn)定性的方法

  1、材料的抗熱震性能主要取決于其熱膨脹系數(shù)α，低膨脹系數(shù)的材料往往具有優(yōu)良的熱震穩(wěn)定性；

  2、材料的熱導(dǎo)率λ，將有利于材料的熱傳遞，緩解了內(nèi)外溫差，降低熱應(yīng)力的大小；

  3、提高材料的抗折強(qiáng)度σ且減小彈性模量E，將使σ/E提高，能吸收較多的彈性應(yīng)變能而不致開(kāi)裂。此外，降低材料的彈性模量E，會(huì)降低由于溫差所產(chǎn)生的熱應(yīng)力。

  4、控制耐火澆注料保持適當(dāng)?shù)臍饪茁剩兄谠黾又破返臄嗔涯埽淖兞鸭y擴(kuò)展時(shí)的路徑；

  5、控制顆粒的臨界粒徑及粒徑分布，可得到較大的裂紋密度，形成網(wǎng)絡(luò)狀的裂紋分布；

  6、通過(guò)調(diào)整具有不同熱膨脹系數(shù)的顆粒劑基質(zhì)，使得制品內(nèi)部產(chǎn)生微裂紋，形成微裂紋增韌；

  7、選擇合理的界面結(jié)合，使得顆粒和基質(zhì)之間形成適當(dāng)?shù)慕Y(jié)合強(qiáng)度，形成顆粒拔出、顯微開(kāi)裂等能耗機(jī)制；

  8、在制品中添加“三石”等膨脹劑，利用其熱膨脹系數(shù)的差異，形成微裂紋。

  以上就是元領(lǐng)小編對(duì)影響耐火澆注料熱震穩(wěn)定性的主要因素及提高方法的介紹。根據(jù)以上分析可以得出結(jié)論，澆注料的熱學(xué)性能和力學(xué)性能（如熱導(dǎo)率、熱膨脹系數(shù)、強(qiáng)度、彈性模量等）對(duì)其抗熱震性能有著重要的影響。同時(shí)也知道了斷裂功率、氣孔率、彈性模量等對(duì)熱震穩(wěn)定性的影響，提高斷裂功率將有助于含碳耐火澆注料的熱震穩(wěn)定性。顆粒級(jí)配對(duì)低碳低碳鎂碳磚的熱震穩(wěn)定性影響非常大，添加了特殊石墨的鎂碳磚其彈性模量降低，斷裂能增加，使得其具有更好的熱震穩(wěn)定性。其中抗熱震損傷性能好的材料應(yīng)具有較高的彈性模量和較低的強(qiáng)度，提高其斷裂能和改善其斷裂韌性顯然更是有益的，適量的微裂紋催在于耐火澆注料中將為抗熱震損傷性能的提高作出貢獻(xiàn)。