2、耐火材料教学课件---第二章分析.ppt

材料的弹性模量在一定条件下是一个定值，即与外力的大小无关，属于材料的固有力学性质。从上式可以看出材料的弹性模量愈大在相同的应力下应变愈小。弹性模量是材料的重要弹性力学参数，它是材料中原子间结合（键合）强度的反映，当材料受到拉应力时，原子间距加大，随着荷载的增加原子间距不断增大。键合愈强，使得原子间距增大所需的应力愈大，因而材料的弹性模量就较高。 所以,弹性模量的大小是衡量材料在弹性范围内受到应力破坏之前所产生的应变量，在很大程度上反映了材料的结构特征。弹性模量小的材料可以允许有较大的应变而不破坏，反之允许的应变量就小，因此弹性模量与材料由于温度梯度造成的热应力有直接的关系，也就对材料的热震稳定性有直接的影响。一般地，材料的弹性模量与其热震稳定性呈反比关系。 结论 耐火材料受熔渣侵蚀的具体原因和过程比较复杂，可以简略分为两个阶段： A.熔渣与耐火材料的接触和渗透; B.熔渣与耐火材料的反应与危害; （2）高温荷重软化温度 耐火材料的高温荷重软化温度也称为高温荷重变形温度，表示材料在温度与荷重双重作用下抵抗变形的能力。 高温荷重软化温度在一定程度上能表明耐火制品在与其使用情况相近的条件下的结构强度与变形情况，因而是耐火制品的重要性能指标。 耐火制品的荷重软化温度取决于制品的化学-矿物组成、组织结构、显微结构、液相的性质、结晶相与液相的比例及相互作用等。 耐火制品荷重软化温度的测定一般是在0.2MPa的固定载荷下，以一定的升温速度均匀加热，测定试样压缩0.6%、4%、40% 时的温度。试样压缩0.6%时的变形温度即为试样的荷重软化开始温度，即通常所说的荷重软化点。 试样压缩4％（2mm）－变形温度； 试样压缩40％（20mm）－破裂点； 表2-8 几种耐火制品的荷重（0.2N/mm2）变形温度 砖种 0.6％变形温度，℃ 4％变形温度，℃ 40％变形温度，℃ 硅砖（耐火度1730℃） 1650 ? 1670 一级粘土（40％Al2O3，耐火度1730℃） 1400 1470 1600 三级粘土砖 1250 1320 1500 莫来石砖（Al2O372％） 1600 1660 1800 刚玉砖（Al2O390％） 1870 1900 ? 镁砖（耐火度2000℃） 1550 ? 1580 各种耐火材料的荷重变形曲线 1-高铝砖（Al2O370%）；2-硅砖；3-镁砖；4-粘土砖Ⅰ；5-半硅砖；6-粘土砖 Ⅱ 影响荷软的因素： 化学矿物组成； 生产工艺；体积密度大，荷软温度较高。 测定条件；升温速率快，荷软温度较高。 测定荷软的意义： 可以作为材料最高的使用温度。 （3）高温体积稳定性 高温体积稳定性是评价耐火材料质量的一项重要物理指标，表示耐火材料在高温下长期使用时，其外形及体积保持稳定而不发生变化的性能。 一般而言，烧成耐火制品在高温煅烧过程中，由于各种原因制品在烧成结束时，其物理化学反应往往未达到平衡状态；另一方面，制品在烧成过程中由于窑炉温度分布不均等原因，不可避免地存在欠烧现象，这些烧结不充分的欠烧制品中，其间的物理化学反应进行得也不充分。因此制品在使用过程中受到高温长期作用时，一些物理化学变化会继续进行并伴随有不可逆的体积变化。 这些不可逆的体积变化称为残余膨胀或残余收缩，也称重烧膨胀或收缩。 重烧体积变化的大小表征了耐火制品的高温体积稳定性，对高温窑炉等热工设备的结构及工况的稳定性具有十分重要的意义。 测定意义：衡量材料烧结性能的好坏。 重烧体积变化可用体积变化百分率或线变化百分率表示： 式中： V0 ,V1， —分别表示重烧前后试样的体积； L0 ,L1， —分别表示重烧前后试样的长度。 （4）热震稳定性 耐火材料抵抗温度急剧变化而不被破坏的性能称为热震稳定性或抗热冲击性能。 高温窑炉等热工设备在运行过程中，其运行温度常常发生变化甚至剧烈的波动，这种温度的急剧变化常常会导致耐火材料产生裂纹、剥落、崩裂等结构性的破坏，而影响热工设备操作的稳定性、安全性和生产的连续性。 产生热应力的因素：材料的热膨胀系数、材料的导热系数、缓冲热应力的因素（弹性模量的大小）。 耐火材料的热震稳定性与其热膨胀率(小）、导热率（大）以及弹性模量（小）密切相关，也与制品的宏观、微观组织结构，外形结构及尺寸有关。 一般而言，耐火制品在温度变化时会产生体积膨胀或收缩。