耐火材料c(精品)

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1、1.5.4热震稳定性1.热震断裂耐火材料是非均质的脆性材料，与金属制品相比，由于它的热膨胀率较大，热导率和弹性较小，以及抗张强度低等，抗热应力而不破坏的能力差，导致其抗热震性较低。材料的热震破坏町分为两大类：一类是瞬时断裂，称为热冲击断裂；另一类是在热冲击循环作用F,先出现先出现开裂，剥落，然后碎裂和变质，终至整体损坏，称为热震损伤。对于脆性耐火材料抗热震性的评价源于两种观点。一种是基于热弹性理论，以热应力sH和材料同有强度sf之间的平衡条件作为热震破坏的判据：sH>sf当材料固有强度不足以抵抗热震

2、温^AT引起的热应力时，就导致材料瞬时断裂，即所谓的“热震断裂”。2.热震损伤另一种是基于断裂力学概念，以热弹性应变能W和材料的断裂能UZ间的平衡条件为热震破坏的判据：w>u当热应力导致的储存于材料中的应变能W足以支付裂纹成核和扩展形成新生表层所盅要的能Mu,裂纹就可能形成和扩展。它把材料的抗热震性和其物理性质的变化联系起来,探讨材料在受热过程屮出现的开裂、剥落、退化、变质终至碎裂，损坏的过程，即所谓的热震损伤过程。3.裂纹的动态扩展与热震裂纹稳定性参数耐火材料的疲劳耐火材料疲劳的概念与金属材料的疲

3、劳有所不同，耐火材料的疲劳分为静态疲劳、动态疲劳和循环疲劳。耐火材料的静态疲劳是在持久载荷的作用下发生的失效断裂，对应于金属材料中的应力腐蚀和高温蠕变。耐火材料的动态疲劳，是以恒定的速率加载，研究材料的失效断裂对加载速率的頌感性，类似于金属材料应力腐蚀研究中的慢应变速率拉伸耐火。的循环疲劳，是在循环应力作用下发生的失效断裂，对应于金属中的疲劳。（1）耐火材料的循环疲劳寿命耐火材料疲劳循环的一个主要特点是疲劳寿命的试验结果非常分散，最长与最短的疲劳寿命相差5〜6个数量级。因此，对耐火材料循环疲劳寿命的

4、试验结果必须进行统计分析。统计分析表明，耐火材料循环疲劳寿命的试验结來也遵循对数正态分布，与金属材料疲劳寿命的试验结果遵循相同的分布规律。（2）耐火材料的疲劳裂纹扩展速率国内外科学家对耐火材料疲劳裂纹的扩展速率已经作了很多研究，研究结果表明，无论是在循环载荷或静载荷下，耐火材料完整的裂纹扩展速率曲线包含三个区：即近门槛区、中部区（或稳态扩展区）和快速扩展区。这与金属材料裂纹扩展曲线非常类似，只是耐火材料的裂纹扩展曲线非常陡峭，若裂纹一旦扩展，则扩展速度非常快，降低耐火材料裂纹扩展速率的主要措施是提高

5、断裂韧性K/c。上述耐火材料疲劳性能的特点，决定了耐火材料零部件的疲劳设计思想应与金属有所不同，其原因主要是耐火材料疲劳寿命的分散性人，若耐火零部件的设计应力高于存活率为99.9%时的疲劳极限，则耐火材料的疲劳可靠性人大降低。而且利用裂纹扩展寿命效益有限,且风险很大。耐火材料的抗热震性分析材料承受温度剧变而不失效的能力称为材料的抗热震性。材料热震失效可分为两大类:一类是瞬时断裂，称之为热震断裂；期一类是在热冲击循环作用下，材料先出现开裂、剥落,然麻碎裂和变质，终至整体破坏，称之为热震损伤。下面简单地

6、给出抗热震参数的计算方法。（1）抗热震断裂分析表征材料抗热震断裂的性能参数是根据热弹性理论导岀的，并以材料的力学和热学性能参数加以表征。对急剧受热或冷却的陶瓷材料，若温差AT引起的热应力达到耐火材料的断裂强度则热震断裂发生，据此导出的抗热震断裂参数为R=AT（二匕务Eaf参见P25公式式中，是发生热震断裂的临界温度，E、“、◎分别为弹性模量、泊松比、热膨胀系数。（参见P25公式的推导，及其假定条件，及上式的完成；重点是of仅表示微区的应力值。以下同理。）对于缓慢受热和冷却的耐火材料，抗热震断裂参数为

7、Ea-f参见P25公式式中，k为热传导系数。（2）抗热震损伤分析实际上，耐火材料中不可避免地存在着或大或小、数量不等的微裂纹，在热震环境中岀现的裂纹核也不总是导致材料断裂的根源。例如，气孔率为10%〜20%的非致密性耐火材料屮的热震裂纹核往往受到气孔的抑制。由能最原理可导出耐火材料的抗热震损伤参数为—参见P26公式由已上公式可以看出，抗热震断裂打抗热震损伤对性能要求似乎有矛盾。抗热震断裂要求低弹性模量、高强度，抗热震损伤要求高弹性模量、低强度。适量的微裂纹存在于耐火材料中将提高抗热震损伤性。致密高强

8、的材料易于炸裂，而多孔陶瓷适用于热震起伏的环境是由于抗热震损伤性能差异的缘故。1.5.5抗渣性1.定义抗渣性是评价耐火材料的重耍指标z—。耐火材料在高温下抵抗熔渣侵蚀的能力。2.熔渣形成，危害及成分熔渣的主要作用是捕集粗金属屮杂质元素的氧化产物,使之与主金属分离，在炼钢时,加入的造渣熔剂，与原料屮杂质元素的氧化产物融合成熔渣,除S、P,吸收菲金属夹杂物。但是熔渣也会产生以下三个方而的危害：第一，侵蚀和冲刷炉衬，减少炉衬的使用寿命；第二，损失钢水，降低回收率;第三，带走