抗熱(re)震性(xing)(xing)是指耐(nai)(nai)火材料抵抗溫度急劇變化而導致損傷的能力。曾稱熱(re)震穩定性(xing)(xing)、抗熱(re)沖擊性(xing)(xing)、抗溫度急變性(xing)(xing)、耐(nai)(nai)急冷急熱(re)性(xing)(xing)等(deng)。

電熔鎂鈣

抗(kang)熱(re)(re)震(zhen)性的(de)(de)測定(ding)(ding)根(gen)據不同的(de)(de)要求與產品類型應分別按照相應的(de)(de)測試(shi)方法(fa)(fa)(fa)(fa)進(jin)行(xing)測定(ding)(ding)，主要測試(shi)方法(fa)(fa)(fa)(fa)有：黑色(se)冶金標準YB/T 376. 1—1995耐(nai)(nai)火制品抗(kang)熱(re)(re)震(zhen)性試(shi)驗(yan)方法(fa)(fa)(fa)(fa)(水(shui)急冷(leng)(leng)法(fa)(fa)(fa)(fa))、黑色(se)冶金標準YB/T 376. 2—1995耐(nai)(nai)火制品抗(kang)熱(re)(re)震(zhen)性試(shi)驗(yan)方法(fa)(fa)(fa)(fa) (空(kong)氣急冷(leng)(leng)法(fa)(fa)(fa)(fa))、黑色(se)冶金標準YB/T 376. 3—2004耐(nai)(nai)火制品抗(kang)熱(re)(re)震(zhen)性試(shi)驗(yan)方法(fa)(fa)(fa)(fa)第3部分：水(shui)急冷(leng)(leng)-裂(lie)紋判定(ding)(ding)法(fa)(fa)(fa)(fa)、黑色(se)冶金標準YB/T 2206.1—1998耐(nai)(nai)火澆(jiao)注料(liao)(liao)抗(kang)熱(re)(re)震(zhen)性試(shi)驗(yan)方法(fa)(fa)(fa)(fa)(壓(ya)縮空(kong)氣流急冷(leng)(leng)法(fa)(fa)(fa)(fa))、黑色(se)冶金標準YB/T 2206. 2—1998耐(nai)(nai)火澆(jiao)注料(liao)(liao)抗(kang)熱(re)(re)震(zhen)性試(shi)驗(yan)方法(fa)(fa)(fa)(fa)(水(shui)急冷(leng)(leng)法(fa)(fa)(fa)(fa))。

材料的(de)(de)力學性(xing)(xing)能(neng)和熱學性(xing)(xing)能(neng)，如(ru)強度、斷裂能(neng)、彈性(xing)(xing)模量(liang)、線膨脹(zhang)系數(shu)(shu)(shu)、熱導率(lv)等(deng)(deng)是影響其(qi)(qi)抗(kang)熱震(zhen)(zhen)性(xing)(xing)的(de)(de)主要因素。一般來說，耐火(huo)材料的(de)(de)線膨脹(zhang)系數(shu)(shu)(shu)小，抗(kang)熱震(zhen)(zhen)性(xing)(xing)就越好;材料的(de)(de)熱導率(lv)(或(huo)熱擴散系數(shu)(shu)(shu))高，抗(kang)熱震(zhen)(zhen)性(xing)(xing)就越好。此外，耐火(huo)材料 的(de)(de)顆粒組成、致密度、氣(qi)孔是否微細(xi)化、氣(qi)孔的(de)(de)分(fen)布、制品形狀等(deng)(deng)均(jun)對其(qi)(qi)抗(kang)熱震(zhen)(zhen)性(xing)(xing) 有影響。材料內存在一定數(shu)(shu)(shu)量(liang)的(de)(de)微裂紋和氣(qi)孔，有利(li)于其(qi)(qi)抗(kang)熱震(zhen)(zhen)性(xing)(xing);制品的(de)(de)尺寸(cun)大、并且結構復雜(za)，會導致其(qi)(qi)內部嚴重的(de)(de)溫度分(fen)布不均(jun)和應力集(ji)中，降低抗(kang)熱震(zhen)(zhen)性(xing)(xing)。

有(you)研究表(biao)明(ming)，通過(guo)阻止(zhi)裂(lie)紋(wen)擴展(zhan)、消耗(hao)裂(lie)紋(wen)擴展(zhan)動力(li)、增加材料斷裂(lie)表(biao)面能、降低線膨脹系(xi)數和增加塑性(xing)(xing)等方式可(ke)以(yi)提(ti)高耐火(huo)材料的熱震(zhen)穩定性(xing)(xing)。具體技(ji)術措施(shi)為：

(1)適當的氣孔率

除了存在(zai)氣孔之外，耐(nai)(nai)火材(cai)料內部骨粒和結合相之間還存在(zai)一定(ding)量(liang)的(de)(de)裂(lie)(lie)隙(xi)。耐(nai)(nai)火材(cai)料在(zai)斷裂(lie)(lie)過程中，內部氣孔和裂(lie)(lie)隙(xi)可以(yi)對斷裂(lie)(lie)擴展(zhan)裂(lie)(lie)紋起到一定(ding)的(de)(de)阻止(zhi)和抑制(zhi)作(zuo)用。如作(zuo)為高溫(wen)熱(re)震條件下使用的(de)(de)耐(nai)(nai)火材(cai)料，在(zai)服役過程中，表面裂(lie)(lie)紋并不會(hui)引起材(cai)料的(de)(de)災難性(xing)斷裂(lie)(lie)，其損(sun)壞的(de)(de)原因多(duo)是由內部熱(re)應力導致的(de)(de)結構(gou)剝落。當(dang)材(cai)料內部氣孔率較大時，將會(hui)縮短熱(re)應力作(zuo)用下引起的(de)(de)裂(lie)(lie)紋長度，同時增(zeng)加裂(lie)(lie)紋數量(liang)。短而(er)多(duo)的(de)(de)裂(lie)(lie)紋相互交(jiao)叉形成(cheng)網狀結構(gou)，增(zeng)加了材(cai)料斷裂(lie)(lie)時需(xu)要的(de)(de)斷裂(lie)(lie)能，可以(yi)有效改(gai)善材(cai)料的(de)(de)熱(re)震穩定(ding)性(xing)。普(pu)遍(bian)認為，當(dang)耐(nai)(nai)火材(cai)料的(de)(de)氣孔率控制(zhi)在(zai)13%-20%時，具有較佳的(de)(de)熱(re)震穩定(ding)性(xing)。

(2)控制原料的顆(ke)粒(li)級(ji)配、顆(ke)粒(li)臨界粒(li)度(du)和形狀

相(xiang)關研究表(biao)明(ming)，材(cai)料(liao)斷(duan)裂(lie)引(yin)起(qi)的(de)(de)表(biao)面能和體系內顆(ke)粒(li)尺寸的(de)(de)平方呈正比例關系。因此，通過在(zai)(zai)材(cai)料(liao)體系中中引(yin)入(ru)大(da)顆(ke)粒(li)骨(gu)(gu)料(liao)，使裂(lie)紋(wen)(wen)在(zai)(zai)大(da)骨(gu)(gu)料(liao)附近轉(zhuan)向，從而(er)改(gai)善(shan)晶(jing)間裂(lie)紋(wen)(wen)性(xing)能，可以達到提高耐火材(cai)料(liao)熱(re)震(zhen)穩(wen)定(ding)(ding)性(xing)的(de)(de)目(mu)的(de)(de)。一般來(lai)講(jiang)，耐火材(cai)料(liao)中骨(gu)(gu)料(liao)的(de)(de)彈(dan)(dan)性(xing)模量(liang)要明(ming)顯(xian)大(da)于基質，這種彈(dan)(dan)性(xing)模量(liang)的(de)(de)差異使得(de)大(da)顆(ke)粒(li)骨(gu)(gu)料(liao)能夠延緩材(cai)料(liao)原有裂(lie)紋(wen)(wen)的(de)(de)擴(kuo)展(zhan)。上述彈(dan)(dan)性(xing)模量(liang)差異越(yue)(yue)大(da)，則骨(gu)(gu)料(liao)延緩裂(lie)紋(wen)(wen)擴(kuo)展(zhan)作用(yong)也(ye)就越(yue)(yue)明(ming)顯(xian)。同時(shi)，骨(gu)(gu)料(liao)的(de)(de)形狀也(ye)是影響耐火材(cai)料(liao)熱(re)震(zhen)穩(wen)定(ding)(ding)性(xing)的(de)(de)重(zhong)要因素。如(ru)在(zai)(zai)材(cai)料(liao)體系中添加(jia)適量(liang)的(de)(de)棒狀或片(pian)狀骨(gu)(gu)料(liao)均可以改(gai)善(shan)耐火材(cai)料(liao)制品(pin)的(de)(de)熱(re)震(zhen)穩(wen)定(ding)(ding)性(xing)。

(3)界面結合合理

由于耐火材(cai)料(liao)中骨料(liao)與(yu)基質的性(xing)能(neng)(如密(mi)度、熱膨脹(zhang)系數等(deng))差(cha)異一般較大，兩者的結合(he)界(jie)面對(dui)熱震裂紋(wen)的擴展、轉向等(deng)影響(xiang)顯(xian)著。通過選(xuan)擇和預處理骨料(liao)等(deng)技術(shu)措施，在骨料(liao)與(yu)基質之間形(xing)成合(he)適的結合(he)界(jie)面，形(xing)成解聚、顆粒拔出(chu)、顯(xian)微開(kai)裂等(deng)耗能(neng)機制，可(ke)以抑制熱震裂紋(wen)的擴展，從而達到提高耐火材(cai)料(liao)的韌性(xing)的目的。

電熔鎂鈣

(4)引入或生成線膨脹系(xi)數小的物(wu)相

通過在(zai)基質(zhi)中引(yin)入(ru)適量的(de)(de)(de)(de)熱膨脹(zhang)性(xing)(xing)較(jiao)低的(de)(de)(de)(de)材(cai)(cai)料，引(yin)起材(cai)(cai)料內部的(de)(de)(de)(de)熱膨脹(zhang)不(bu)匹配，從而在(zai)耐火材(cai)(cai)料燒(shao)成(cheng)過程中產生(sheng)微裂紋，阻(zu)礙熱震裂紋的(de)(de)(de)(de)擴展。但上(shang)述微裂紋太多將引(yin)起微裂紋的(de)(de)(de)(de)聚合(he)，降低試樣的(de)(de)(de)(de)力學性(xing)(xing)能。因此(ci)，要嚴格控制(zhi)低熱膨脹(zhang)性(xing)(xing)材(cai)(cai)料的(de)(de)(de)(de)添加量，以獲得熱震穩定性(xing)(xing)和力學性(xing)(xing)能較(jiao)為均衡的(de)(de)(de)(de)耐火制(zhi)品(pin)。

(5)引入或生(sheng)成某種物(wu)相(xiang)(例如四方(fang)ZrO2)，使其在裂(lie)紋(wen)尖端發生(sheng)相(xiang)變，形成吸收能量機制(zhi)。

通過在材料體系中各相(xiang)的(de)熱(re)失配，使得耐火材料內部產生非(fei)災難性(xing)的(de)破壞系統，并(bing)出現復雜的(de)非(fei)線性(xing)斷裂行為(wei)，從(cong)而提高耐火制品的(de)熱(re)震穩(wen)定性(xing)。

(6)加入并均勻分散纖(xian)維或纖(xian)維狀物

通(tong)過引(yin)入纖維(wei)狀物、晶須(xu)或原(yuan)位形成晶須(xu)狀物相等(deng)，并保證其均勻分散在(zai)制品中，如(ru)在(zai)澆注料(liao)中加(jia)入鋼纖維(wei)等(deng)，將會(hui)使耐火(huo)材料(liao)的(de)斷裂(lie)所需能量增加(jia)并呈現(xian)顯著的(de)非線性特征，進而提高材料(liao)的(de)韌(ren)性。

(7)添加塑性或(huo)粘滯(zhi)性組元

通(tong)過(guo)(guo)在(zai)耐(nai)火材(cai)料體系中添加塑(su)(su)性(xing)、黏(nian)(nian)滯性(xing)組(zu)分或者使制品(pin)在(zai)煅燒(shao)過(guo)(guo)程中形成高(gao)黏(nian)(nian)度(du)的液(ye)相(xiang)，利用(yong)它們的塑(su)(su)性(xing)變形，吸收彈(dan)性(xing)應變能的釋放量(liang)，從而(er)提高(gao)耐(nai)火制品(pin)的韌性(xing)。如鋯(gao)英(ying)石-氧化鋯(gao)質耐(nai)火材(cai)料在(zai)煅燒(shao)過(guo)(guo)程中，通(tong)過(guo)(guo)鋯(gao)英(ying)石的分解形成ZrO2和高(gao)黏(nian)(nian)度(du)的液(ye)相(xiang)SiO2，顯著提高(gao)了耐(nai)火材(cai)料的韌性(xing)。

由上述莫來石質材(cai)料研究(jiu)(jiu)進(jin)展和(he)耐火(huo)材(cai)料熱震(zhen)(zhen)穩(wen)定(ding)性研究(jiu)(jiu)概況(kuang)可知(zhi)，目前(qian)，莫來石質耐火(huo)材(cai)料提高熱震(zhen)(zhen)穩(wen)定(ding)性的主要技術途徑(jing)為添加SiC和(he)ZrO2等，通過(guo)微(wei)裂(lie)紋和(he)相變來提高材(cai)料韌性，但這也會影響到材(cai)料的力(li)學強度。