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耐火材料行業動態

工藝與原料對耐火材料顯微結構的影響

  由于耐火材料與陶瓷材料在顯微結構上的差別,使耐火材料斷裂行為和力學性質與顯微結構的關系變得更為復雜。首先,耐火材料中有大顆粒存在,如果把基質看成均勻的陶瓷材料,那么耐火材料的顯微結構就相當于在陶瓷中加入了同相或異相的大顆粒,在顆粒與基質之間形成一個界面。在耐火材料的燒成與使用過程中由于兩者的性質不同,容易在這個界面上產生裂紋,從而對耐火材料的力學性質產生與氣孔相同的影響。即使在此界面上不存在裂紋,當裂紋擴散到界面時,如果顆粒與基質之間的結合較弱,裂紋就會沿界面擴展。

  如果裂紋沿此界面不斷擴展直至斷裂,這種斷裂稱為沿晶(顆粒)斷裂。如果,顆粒與基質之間的結合強度很高,裂紋擴散就可能被大顆粒阻止。這時,如果顆粒強度不大,裂紋可能穿過大顆粒繼續擴展直至斷裂,這種斷裂稱為穿晶(顆粒)斷裂。

  其次,由于近代耐火材料技術的進步與節能的需要,大量地使用不燒磚與不定形耐火材料。這類耐火材料在使用前處于遠離熱力學平衡的不穩定狀態。在高溫下使用時產生一系列的物理與化學變化導致組成與顯微結構的變化以及裂紋的產生與消除。此外,由于液相的生成等原因耐火材料產生塑性。這些因素的共同影響使得對耐火材料力學性質的研究變得極為復雜。

  第三個與工業陶瓷不同的地方是耐火材料的組成通常要復雜得多。耐火材料的顆粒與基質常由多組分構成。由于各組分性質的差異,在生產與使用過程中會產生裂紋從而改變其力學性質。

  由于各方面的原因,使得對耐火材料物理性質的研究變得很復雜。常常得到一些不同的甚至相反的結果。。

  上面的兩個實例告訴我們,由于耐火材料組成與顯微結構很復雜,即使進行相同類型的研究,結果也常不完全一樣。這是因為工藝與原料特性的少量變化都會引起耐火材料的顯微結構的變化,特別是對材料力學性質極敏感的裂紋的多少、長度以及形態的變化。因此,進行耐火材料研究與生產時,工藝條件的控制十分重要。





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