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耐火材料行业知识

怎么提高浇注料抗热震性次数

  根据不同学者提出的理论和在生产实践中不断积累的经验,提高浇注料的抗热震性,可采取阻止裂纹扩展,消耗裂纹扩展动力,增加材料断裂表面能,增加塑性,降低线膨胀系数,增加热导率等途径来达到。
1  浇注料的气孔率适当
  浇注料内部有一定量的气孔,并且颗粒和结合相之问存在着一定的裂隙。制品在整体断裂之前,内部的气孔或颗粒与结合相之间接触界面的裂隙对制品的断裂有阻止和抑制作用。如主要在高温热震条件下使用的浇注料(如热风炉用浇注料、干熄焦炉用浇注料等),在使用过程中,其表面裂纹并不会引起断裂,严重的是由内部热应力引起的热剥落。
  适当增加气孔率时,在热冲击作用下,制品内部裂纹长度变短,数量有所增加,裂纹相互交错形成网状的程度增强,因此,制品断裂时需要的断裂能增加。这样,就可以有效地提高制品的热震稳定性。一般认为,为了提高热震稳定性,浇注料的最佳气孔率通常控制在13%~20%。
2  控制原料的颗粒配比
  要获得较大的裂纹密度,就要求配料粒度较小。减小临界粒度和控制粒度分布,可获得较大的裂纹密度和较高的裂纹网络程度。
3  增加微细裂纹并形成网络结构
  利用浇注料颗粒和基质热膨胀系数不一致的特性,使制品内产生微细裂纹或裂隙,对抵抗制品灾难性破坏(热剥落或断裂)有显著作用。通过造成足够多的裂纹,且裂纹以准静态方式扩展,或者引入某种杂质等方式,都能提高制品对灾难性裂纹扩展的抵抗能力。
4  界面结合合理
  浇注料中颗粒往往密度大、强度高,起着阻碍裂纹扩展的作用。当裂纹前沿遇到颗粒时,一般不能穿过,而是绕过颗粒向前扩展。浇注料中颗粒与基质问存在热膨胀系数、弹性模量不匹配问题,因而会对界面结合状态产生一定影响。通过技术措施,使界面结合强度适当,形成解聚、颗粒拔出、显微开裂等耗能机制,从而提高制品的韧性,对抑制裂纹的扩展具有重要意义。因此,引入第二相,使制品内部形成局部不均匀结构,产生微细裂纹,界面不直接结合或结合强度不太高,可改善制品的抗热震性。
  其他的研究大致可归纳为以下所述。
  1)在保证一定强度下,使材料中的裂纹有适当的长度与密度。
  2)使材料内裂纹尖端附近形成一些显微裂纹,产生耗能机制,以吸收裂纹扩展能量。
  3)形成某种物相,例如四方氧化锆(ZrO2),使之能在裂纹尖端发生相变,造成吸收能量机制。
  4)在基质中加入能弥散开、起钉扎作用的物相,阻止裂纹扩展。
  5)材料内弥散一些棒状或片状晶体,使裂纹扩展时发生倾斜、偏转,从而降低裂纹的驱动力。
  6)在材料中加入纤维或纤维状物,并均匀地分散在材料内。
  7)在材料中加人塑性或粘滞性组元。
  8)在材料中加入或生成线膨胀系数小的物相。

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