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耐火材料的结构和类型

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发表于 2014-7-16 11:03 | 显示全部楼层 |阅读模式
耐火材料的结构和类型
大多数耐火材料都是非均质的多相体,存在比较大的裂纹、裂隙等,而导致耐火材料实际的抗热震性指标与计算值不完全相同,因为计算时是按已知的参数,以物体最大应力为前提进行的。
对于大多数耐火材料来说,大的应力梯度和短的应力持续时间意味着尽管断裂自表面开始,但也能在造成全部破坏之前被气孔或颗粒之间的界面所阻止。对于这些耐火材料,增加气孔率会导致更好的抗热震性,最优的气孔率常常是10%~20%。
我们已经注意到耐火材料的以下几种特点:
1.耐火材料通常属于多相系,不同相之间的线膨胀系数往往不同,这会引起应力而导致微裂纹产生。同时,耐火制品(砖)从烧成温度冷却时产生的应力也是微裂纹的来源。另外,使用过程中形成的应力亦能在表面引起高的应力而产生微裂纹,但不会导致最终的断裂。
2.耐火材料通常都采用多级配料,具有粗颗粒、中颗粒和细粉广泛的粒度范围,因而存在许多孔隙,这些孔隙往往会成为断裂的起点。
3.耐火材料在制造时由于成型所产生的残存气孔而导致的微裂纹,不可能在烧成以及使用过程中清除。
4.耐火材料在使用过程中因热震所导致的热应力以及机械应力将会显著地超过它们的机械强度。
上述所有特点都说明,耐火材料中通常都存在比较多的气孔,而且其尺寸也相对较大,例如高铝砖可达到0.78~2.5mm,镁质砖亦可达到0.4~0.6mm,而采用-3mm镁砂粒料生产的MgO-C砖则达到了0.7~1.6mm以上。
由此可见,对于绝大多数耐火材料来说,应当控制裂纹扩展的条件而不是控制裂纹的成核。也就是说,当耐火材料在产生最初裂纹之后,消除热应力而使其具有最小的结构破坏的能力应成为我们研究的重点。可以认为,应用断裂力学来分析、研究耐火材料的断裂强度和裂纹扩展规律可能是适当的,其中包括耐火材料抗断裂性能的指标,建立断裂破坏的条件以及耐火材料的强度计算方法等内容。


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