孔狀態(tài)對鋁硅系耐火原料影響的研究科技攻關項目可行性研究報告(編輯修改稿)
2025-07-02 15:24 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 熱導率λ仍可按 W. D. Kingery 提出的復相材料熱導率公式計算。楚雷田、楊丁熬等人的譯作也證明，高鋁質(zhì)耐火材料熱導率隨總氣孔率或顯氣孔率的增加呈指數(shù)關系下降。這 也是輕質(zhì)澆注料、多孔（泡沫）硅酸鹽，耐火纖維，空心球輕質(zhì)陶瓷的保溫原理。 熱膨脹 熱膨脹的本質(zhì)可歸因于晶體原子間的平均距離隨溫度的升高而增大，因而其大小取決于物質(zhì)本身。工程實際應用材料多為包含兩相以上的復相材料，當材質(zhì)確定以后，熱膨脹系數(shù)的大小則主要取決于各物相含量、是否存在相變和微裂紋、氣孔率和晶粒尺寸等外在因素的影響。在耐火材料領域， CTE 是材料體積穩(wěn)定性的重要表征，也是衡量材料高溫使用性能的重要指標，其將直接影響到耐火材料的熱震穩(wěn)定性和高溫下的應力分布和大小等。準確的測量材料線膨脹系數(shù)，對于基礎 科學研究、技術創(chuàng)新、工程應用都具有重要的意義。 材料線膨脹系數(shù)是物質(zhì)的基本熱物理參數(shù)之一，是表征材料性質(zhì)的重要特征量。 已有的研究結果表明：氣孔率對材料熱膨脹性能的影響很大程度上決定于氣孔在材料中的分布狀態(tài)。 J. B. Austin 在研究氣孔率對材料熱膨脹性能的影響時列出了氣孔在材料內(nèi)分布的兩種極端狀態(tài)：彌散狀態(tài)和不規(guī)則分布狀態(tài)。結果發(fā)現(xiàn)，含有氣孔材料的熱膨脹系數(shù)與純固相基體的熱膨脹系數(shù)接近。這說明連續(xù)固相中的氣孔不會對材料的熱膨脹系數(shù)帶來明顯影響。 材料顆粒間的結合比較弱，或相互間只有很小部分接觸，氣孔大 部分呈連通狀態(tài)。這時，材料的熱膨脹系數(shù)與顆粒尺寸、各向異性程度以及顆粒間結合的強弱等許多因素相關，因而還未找到一個通用的計算熱膨脹系數(shù)的經(jīng)驗公式。 熱震穩(wěn)定性 耐火材料抵抗溫度的急劇變化而不破壞的能力稱為熱震穩(wěn)定性。熱震一方面導致材料的強度衰減，另一方面誘發(fā)裂紋產(chǎn)生和擴展，加速材料的剝落和熔體對材料的侵蝕，是耐火材料損毀的主要原因之一。耐火材料的抗熱震性能與其力學性能和熱學性能有關，并受熱震條件、熱應力大小和分布、試樣的幾何尺寸以及材料結構等因素的影響。熱震穩(wěn)定性是評價耐材高溫使用性能的重要指標，熱震穩(wěn) 定性越高，使用性能越好。包括澆注料在內(nèi)的陶瓷材料抗熱震性研究從 20 世紀 50 年代開始發(fā)展至今，已形成 Kingery 的“臨界應力斷裂理論”、 Hasselman 的“熱震損傷理論”及“斷裂開始和裂紋擴展的統(tǒng)一理論”。三種理論都反映出材料的抗熱震性能受到斷裂強度、彈性模量、熱導率、熱膨脹系數(shù)等因素的共同影響。因此，耐火澆注料需同時具有高的斷裂強度和熱導率，較低的熱膨脹系數(shù)、彈性模量和泊松比，才具有高的抗熱震斷裂的能力；此外應適當降低材料的密度和熱容以改善陶瓷材料的抗熱震性能。 張清純對 AYTZP陶瓷的 研究表明了抗熱震損傷參數(shù) R 39。39。39。39。對評價材料動態(tài)損傷的有效性。適量微裂紋存在也將有助于改善耐火材料的抗熱震損傷性能，例如氣孔率為 1020％的非致密耐火材料，熱震裂紋形核往往受到氣孔的抑制，氣孔的存在起著鈍化裂紋、減小應力集中的作用；與此相反，致密度高的耐火材料在熱震作用下也易于炸裂。 高溫工業(yè)對耐火制品的熱震穩(wěn)定性指標重視程度越來越高，尤其是對使用在溫度變化頻繁且溫差較大的環(huán)境中的耐火制品，提出了嚴格的要求。為了改善和提高耐火制品的熱震穩(wěn)定性，總結出改善耐火制品熱震穩(wěn)定性的方法。 1）適當?shù)哪突鹬破窔?孔率 2）控制原料的顆粒級配，并選擇低膨脹、高導熱的原料 3）增加微細裂紋并形成網(wǎng)絡結構 4）添加纖維或晶須，對耐火材料增強增韌 耐火材料的抗熱震性問題是很復雜的，至今未能建立起一個十分完善的理論。因此，任何試圖改進耐火材料抗熱震性的措施和途徑，必須和實際經(jīng)驗相結合。 Kingery 的“臨界應力斷裂理論”、 Hasselman 的“熱震損傷理論”及“斷裂開始和裂紋擴展的統(tǒng)一理論”三種理論都反映出材料的抗熱震性能受到斷裂強度、彈性模量、熱導率、熱膨脹系數(shù)等因素的共同影響，而這些因素又都與其氣孔率緊密相關。 Hasselman 也認為，適量微裂紋的存
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