第一章 耐火材料的组成与性质.ppt

* 材料科学与工程学院 * 　１、定义：指含碳耐火材料在高温氧化气氛下抵抗氧化的能力。含碳耐火材料优良的抗渣性和抗热震性使其在冶金行业的应用愈来愈广泛，但是碳在高温下易氧化，这是含碳耐火材料损坏的重要原因。要提高含碳耐火材料的抗氧化性，可选择抗氧化能力强的炭素材料，改善制品的结构特征，增强制品的致密程度，降低气孔率；使用微量添加剂。 六、含碳耐火材料的抗氧化性 * 材料科学与工程学院 * 式中, L：脱碳层厚度，mm l1~l4：自试样一个切面四边测量的脱碳层厚度，mm l1~l4 ：自试样另一个切面四边测量的脱碳层厚度，mm ２、测试方法：GB/T13244-1991 50×50×50 mm。将试验置于炉内，在氧化气氛中加热至1400℃并保温2小时，冷却至室温后切成两半，测量其脱碳层厚度。按下式计算脱碳层厚度： * 材料科学与工程学院 * 抗氧化性试验后，试样截面图 * 材料科学与工程学院 * 　1、耐火度的定义，表示方法是什么？影响耐火度　 　　的因素是什么？耐火度与熔点的区别是什么？ 　2、荷重软化点的定义，表示方法？什么叫荷重 　　软化开始点，影响荷重软化点的因素是什么？ 　３、重烧收缩和线膨胀有什么区别，引起重烧收缩的原因是什么？ 　４、大多数制品重烧都是收缩，为什么砌筑窑炉时还要留膨胀缝？留膨胀缝的依据是什么？ 　５、如何衡量耐火材料中形成的液相对制品高温性能的影响？ 作业 * 材料科学与工程学院 * 材料因热震破坏的情况可以分为两大类： 一类是材料发生瞬时断裂；对这类破坏的抵抗称之为抗热震断裂性能。 人们从热弹性力学的观点出发，以热应力δH和材料的固有强度δf之间的平衡条件作为抗热震破坏的判据: δH≥δf 2、热震破坏的形式及理论 * 材料科学与工程学院 * 即当材料中固有强度不足以抵抗抗热震温差ΔT引起的热应力，就导致材料瞬时断裂，即所谓“热震断裂”。 根据弹性理论：得出抗热震参数（因子）：　　 　　　　　　　 R3=σ(1-μ)/αE。 　　σ—材料表面产生的张应力；μ—泊松比； 　　α—材料的热膨胀系数；E——材料的弹性模量。 　　　 * 材料科学与工程学院 * 认为材料中的热应力达到抗张强度极限后，材料就产生开裂，而一旦有裂纹产生就会导致材料完全破坏。 所导出的结果对于一般的玻璃、瓷器和电子陶瓷等都能较好的适应，但是对于一些含有微孔的材料和非均质的金属陶瓷等都不适合。根据这种观点，材料抗热震损伤的能力和其弹性模量呈反比的关系。 * 材料科学与工程学院 * 另一类是在热冲击循环作用下，材料表面发生开裂、剥落，并不断发展，以致最终破裂或变质而破坏；对于这类破坏的抵抗称为抗热震损伤性能； 人们从断裂力学观点出发以应变能－断裂能为判据进行分析。 根据这种观点，材料抗热震的能力同其弹性模量呈正比的关系。 * 材料科学与工程学院 * 　　　断裂力学概念以热弹性应变能W核材料的断裂能U之间的平衡条件为热震破坏的判据：W ≥U 　　　当热应力导致的存储于材料中的应变能W足以支付裂纹成核和扩展形成新表面所需要的能量U，裂纹就可能形成和扩展。 　　　在实际材料中都存在一定大小、数量的微裂纹，当材料中积存的弹性应变能较小，则原先裂纹扩展的可能性较小；裂纹扩展的断裂表面能较大，则裂纹蔓延的程度小，材料抗热震性好。因此，抗热冲击损伤性正比于断裂表面能，反比于弹性应变能。这样就提出了抗热震损伤因子 　　　　　R4=Eγf/σf２(1-μ) 　　　　E—弹性模量；γf—断裂表面能； 　　　　σf—材料的固有强度；μ——泊松比 * 材料科学与工程学院 * 由于抗热震稳定性问题的复杂性（除了弹性模量因素影响以外还有材料的强度、膨胀系数、热导率、形状和尺寸等），至今还未能建立一个十分完善的理论，因此任何试图改进材料抗热震性能的措施，都必须结合具体的使用条件和要求，综合各种因素的影响，同时必须和实际经验相结合。 目前人们所认可的是：材料的膨胀系数越小，热导率越大，其抗热震稳定性能越好。 * 材料科学与工程学院 * ４、抗热震性的测定 　　a)中国冶标（YB/T376.1-1995） 　　　采用直形砖水急冷法测定耐火制品的抗热震性。其要点：将长为200～230㎜、宽为100～150㎜、厚为50～100㎜的直形砖的受热面伸入到预热至1100℃的炉内50㎜，保持20min。保温完成