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耐火材料力学性能对质量和耐用性的影响

     耐火材料所承受的外力很复杂,既有瞬间应力又有持久应力,而以持久应力为主。产生应力的因素有压缩、拉伸、弯曲、剪切、冲刷、撞击、摩擦等。耐火材料的力学性能主要取决于其组织结构和化学一矿物组成。强度的高低与构成材料的晶相、液相的种类、数量、晶粒尺寸以及与气孔的分布、排列情况有着极为密切的关系。气孔部位强度最弱,它的周围往往又是应力集中的位置,材料的破坏往往从气孔周围开始。在同类材料中,以组织均匀致密,晶相发育良好、晶粒和气孔孔径细小者机械强度较高,为此,必须严格控制生产工艺条件。

    随着科学技术的进步和高温工业的发展,人们对耐火材料力学性能的认识将越来越深,要求越来越高,不断有新的力学性能项目来表达耐火材料的质量和耐用性。因此,要求测定耐火材料的力学性能项目会越来越多。例如,耐火纤维材料将要求测定纤维强度和制定测试方法;面临着愈加严酷的使用条件,耐火材料的抗冲刷性、耐磨性等会成为某些耐火材料的重要性能,因而将要求逐渐创立科学的表达方法和测试标准。除去外力作用外,耐火材料在温度变化时还会因体积变化产生内应力。在使用过程中接触液态金属和熔渣以及废气等会引起材料自身成分、相组成和结构的变化,亦会影响制品的机械性能。耐火材料经常测定的力学性能有:
    抗扭转强度:由扭矩作用使单位面积材料遭到破坏的极限应力。较有意义的是测量耐火材料在高温下的抗扭转强度,方法要点是:将制品制成长条状试样放在卧式高温炉中,两端置于炉外,一端固定,另一端施加力矩作用,将炉温升高至一定温度和保温一定时间,试样开始扭曲变形,当应力超过一定极限时,试样发生断裂,记录施加的力值,计算出单位面积上的极限剪应力。
    抗拉强度(抗张强度):指单位面积材料受到张应力(拉伸负荷)的作用而破坏时的极限应力,以试样单位横截面上所承受的负荷来表示。只有对承受拉应力作用的耐火材料测定抗拉强度才有意义。测定抗拉强度目前尚未制定标准。在研究工作中需要测定这项性能时,通常借鉴陶瓷材料的“8”字体法。
    抗冲刷能力:大部分耐火材料在使用中要经受熔融金属、熔渣以及燃烧气流的冲刷,温度越高,对耐火材料的冲刷越严重,这是耐火材料损坏的重要原因之一。因为冲刷作用往往与摩擦、化学反应交织在一起,引起破坏的原因很复杂。直接测定耐火材料的抗冲刷能力非常困难,通常用抗折强度、耐压强度等性能来间接判断耐火材料的抗冲刷能力。
    抗冲击强度:抵抗冲击破坏的能力。有的耐火材料在使用过程中会受到物体的冲撞,例如转炉装料侧的内衬材料,在使用过程中受到废钢的冲击,是其损坏的重要原因。常用高温抗折强度来间接判断其抗冲击性能的优劣。也可以参照陶瓷材料的冲锤法或铸石的耐冲击性法测定抗冲击强度。
    耐磨性:材料抵抗摩擦蚀损的能力。相当多的耐火材料在使用时受到运动着的固体物料摩擦而蚀损,例如高炉内衬、煅烧耐火材料熟料等用的竖窑和回转窑内衬等。耐磨性高低与构成耐火材料组分的颗粒硬度有直接关系,颗粒间粘结强度、砖体气孔率高低也影响耐磨性;同样材质,随着温度的升高耐磨性下降。
信息来源:http://www.bestbw.com

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