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耐火材料行业动态

工艺与原料对耐火材料显微结构的影响

  由于耐火材料与陶瓷材料在显微结构上的差别,使耐火材料断裂行为和力学性质与显微结构的关系变得更为复杂。首先,耐火材料中有大颗粒存在,如果把基质看成均匀的陶瓷材料,那么耐火材料的显微结构就相当于在陶瓷中加入了同相或异相的大颗粒,在颗粒与基质之间形成一个界面。在耐火材料的烧成与使用过程中由于两者的性质不同,容易在这个界面上产生裂纹,从而对耐火材料的力学性质产生与气孔相同的影响。即使在此界面上不存在裂纹,当裂纹扩散到界面时,如果颗粒与基质之间的结合较弱,裂纹就会沿界面扩展。

  如果裂纹沿此界面不断扩展直至断裂,这种断裂称为沿晶(颗粒)断裂。如果,颗粒与基质之间的结合强度很高,裂纹扩散就可能被大颗粒阻止。这时,如果颗粒强度不大,裂纹可能穿过大颗粒继续扩展直至断裂,这种断裂称为穿晶(颗粒)断裂。

  其次,由于近代耐火材料技术的进步与节能的需要,大量地使用不烧砖与不定形耐火材料。这类耐火材料在使用前处于远离热力学平衡的不稳定状态。在高温下使用时产生一系列的物理与化学变化导致组成与显微结构的变化以及裂纹的产生与消除。此外,由于液相的生成等原因耐火材料产生塑性。这些因素的共同影响使得对耐火材料力学性质的研究变得极为复杂。

  第三个与工业陶瓷不同的地方是耐火材料的组成通常要复杂得多。耐火材料的颗粒与基质常由多组分构成。由于各组分性质的差异,在生产与使用过程中会产生裂纹从而改变其力学性质。

  由于各方面的原因,使得对耐火材料物理性质的研究变得很复杂。常常得到一些不同的甚至相反的结果。。

  上面的两个实例告诉我们,由于耐火材料组成与显微结构很复杂,即使进行相同类型的研究,结果也常不完全一样。这是因为工艺与原料特性的少量变化都会引起耐火材料的显微结构的变化,特别是对材料力学性质极敏感的裂纹的多少、长度以及形态的变化。因此,进行耐火材料研究与生产时,工艺条件的控制十分重要。





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