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发表人:diguacai 发表时间:2011/1/5 17:00:00  

 

 本栏论题: 什么是热震稳定性?  [2848]

    耐火材料在使用过程中,经常会受到环境温度的急剧变化作用,例如,铸钢用盛钢桶衬砖在浇筑过程中,转炉、平炉或电炉等炼钢时的加料、出钢或操作中炉温的变化等,导致制品产生裂纹,剥落甚至崩溃。此种破坏作用不仅限制了制品和窑炉的加热和冷却速度,限制了窑炉操作的强化,并是制晶窑炉损坏较快的主要原因之一。
    耐火材料抵抗温度的急剧变化而不破坏的性能称为热震稳定性。此种性能也称为抗热震性或温度急变抵抗性。众所周知,硅砖受急冷急热易产生裂纹、开裂,镁砖易于剥落,通常被称为热震稳定性低的材料或抗热震性小的材料。反之,则为热震稳定性高或抗热震性大的材料。
    众所周知,材料随温度的升降,产生膨胀或收缩,如果次膨胀或首都受到约束不能自由发展时,材料内部会的产生应力。此种因材料的热膨胀或收缩而引起的内应力陈伟热应力。热应力不仅在具有机械运输的条件下产生,而且均质材料中出现温度梯度,非均质固体中各相之间的热膨胀系数的差别,甚至单相多晶体中热膨胀系数各向异性,都是产生热应力的根源。
    耐火材料是非均质的脆性材料,与金属制品相比,由于它的热膨胀率较大,热导率和弹性较小,以及抗张强度低等,抗热应力而不破坏的能力差,导致其抗热震性较低。材料的热震破坏可分为两大类:一类是瞬时断裂,称为热冲击断裂;另一类是在热冲击循环作用下,先出现先出现开裂,剥落,然后碎裂和变质,终至整体损坏,称为热震损伤。对于脆性耐火材料抗热震性的评价源于两种观点。一种是基于热弹性理论,以热应力sH和材料固有强度sf之间的平衡条件作为热震破坏的判据:
    sH≥sf
    当材料固有强度不足以抵抗热震温差△T引起的热应力时,就导致材料瞬时断裂,即所谓的“热震断裂”。另一种是基于断裂力学概念,以热弹性应变能W和材料的断裂能U之间的平衡条件为热震破坏的判据:
    W≥U
    当热应力导致的储存于材料中的应变能W足以支付裂纹成核和扩展形成新生表层所需要的能量U,裂纹就可能形成和扩展。它把材料的抗热震性和其物理性质的变化联系起来,探讨材料在受热过程中出现的开裂、剥落、退化、变质终至碎裂,损坏的过程,即所谓的热损伤过程。

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