熱膨脹失配耐火材料熱震機理研究.pdf

1、冶金工業(yè)的發(fā)展對耐火材料的使用提出了越來越苛刻的要求?？篃嵴鹦悦枋龅氖遣牧铣惺軠囟润E變而不致發(fā)生損毀的能力。近幾十年來，材料科學(xué)工作者不僅從實驗以及技術(shù)研究方面對耐火材料的抗熱震性能進行了研究，還從理論方面進行了更為詳細的探索。通常情況下有多種增韌增強機制可以用來改善或提高耐火材料的性能，但由于抗熱震問題的復(fù)雜性，對熱震損毀的物理本質(zhì)研究方面迄今仍未建立起較為完善的理論。本課題針對熱膨脹失配相界面的熱震穩(wěn)定機理展開研究工作，以剛玉(A1

2、2O3)、莫來石(3A12O3·2SiO2)為主要原料，考察具有不同熱膨脹系數(shù)材料制備的復(fù)合耐火材料對熱震穩(wěn)定性的影響關(guān)系。本課題旨在揭示熱膨脹失配界面的熱震行為本質(zhì)，并分析熱震過程中相界面處的應(yīng)力行為，從而豐富耐火材料熱機械性質(zhì)的基本理論，為提高耐火材料抗熱震性能和延長使用壽命提供理論支撐。
　　 剛玉和莫來石的熱膨脹系數(shù)不同。在冷卻過程中，由于兩種材料熱膨脹系數(shù)不匹配，材料界面處會產(chǎn)生局部應(yīng)力，這將對耐火制品的抗熱震性能產(chǎn)生

3、重大影響。另外兩者的制備工藝對耐火制品的抗熱震性能影響也很大。本文制備了以莫來石為基質(zhì)相，剛玉為彌散相以及以剛玉為基質(zhì)相，莫來石為彌散相兩種剛玉-莫來石復(fù)相材料。測定了兩種復(fù)相材料的力學(xué)性能和熱學(xué)性能，并研究分析其顯微結(jié)構(gòu)及局部應(yīng)力來綜合考慮熱膨脹失配對材料抗熱震性能的影響。
　　 研究結(jié)果表明，粉料含量、成型壓力、燒結(jié)溫度對剛玉-莫來石復(fù)相材料制備工藝有一定影響。合理的顆粒級配可以提高剛玉-莫來石復(fù)相材料的密度，當剛玉∶莫來石

4、=45∶55時，試樣體積密度最大為2.66g/cm3;成型壓力為160MPa時，既可以滿足實驗要求，又可以保護設(shè)備;燒成溫度對剛玉-莫來石復(fù)相材料的力學(xué)性能影響較大，鑒于實驗室條件，燒成溫度選為1600℃。
　　 另外，本課題也研究了原料顆粒粒度、原料顆粒形狀、熱震次數(shù)及熱膨脹失配類型四個因素對耐火材料抗熱震性能的影響。當彌散相熱膨脹系數(shù)小于基質(zhì)相時，冷卻過程導(dǎo)致相界面處產(chǎn)生壓應(yīng)力，并在基質(zhì)相產(chǎn)生微裂紋，微裂紋的存在阻止了熱震過