Rezistența la șocuri termice se referă la capacitatea materialelor refractare de a rezista deteriorării cauzate de modificări rapide ale temperaturii. A fost numită stabilitate de șoc termic, rezistență la șoc termic, rezistență la modificări rapide ale temperaturii, rezistență la rece și căldură rapidă.
Determination of thermal shock resistance according to different requirements and product types should be determined in accordance with the corresponding test methods, the main test methods are: ferrous metallurgy standard YB/T 376. 1-1995 refractory products thermal shock resistance test method (water rapid cooling method), ferrous metallurgy standard YB/T 376. 2-1995 refractory 2-1995 Test Method for Rezistența la șoc termic a produselor refractare (metoda de răcire rapidă a aerului), metalurgiei feroase standard YB/T 376. 3-2004 Metoda de testare pentru rezistența la șoc termic a produselor refractare Partea 3: Răcire rapidă a apei - Metoda de determinare a fisurilor, metoda de testare feroasă pentru metalurgie YB/t 2206.
Rezistența la șocuri termice a materialelor de turnare refractară (metoda de răcire rapidă a fluxului de aer comprimat), metalurgiei feroase standard YB/T 2206. 1-1998 Metoda de testare pentru rezistența la șoc termic a deșeurilor refractare (Metoda de răcire rapidă a fluxului de aer comprimat), Metoda metalurgiei feroase YB/T 2206. Metoda de testare a rezistenței la șocuri termice refractare (metoda de răcire rapidă a apei).
Proprietățile mecanice și termice ale materialului, cum ar fi rezistența, energia de fractură, modulul de elasticitate, coeficientul de expansiune liniară, conductivitatea termică și așa mai departe, sunt principalii factori care afectează rezistența la șoc termic. În general, cu cât este mai mic coeficientul de expansiune liniară a materialului refractar, cu atât rezistența la șocuri termice este mai bună; Cu cât conductivitatea termică (sau coeficientul de difuzie termică) este mai mare a materialului, cu atât rezistența la șoc termică este mai bună. În plus, compoziția particulelor refractare, densitatea, porozitatea microfinei, distribuția porilor, forma produsului, etc., au un impact asupra rezistenței sale la șocul termic. Prezența unui anumit număr de micro-cracks și pori în material este favorabilă rezistenței sale de șoc termic; Dimensiunile mari și structura complexă a produsului vor duce la o distribuție gravă a temperaturii inegale și la concentrația de stres în cadrul produsului, ceea ce va reduce rezistența la șoc termic.
Unele studii au arătat că stabilitatea șocului termic a materialelor refractare poate fi îmbunătățită prin prevenirea expansiunii fisurilor, consumând puterea de expansiune a fisurilor, crescând energia de suprafață a fracturii materialului, reducând coeficientul de expansiune liniară și crescând plasticitatea. Măsurile tehnice specifice sunt:
(1) Porozitate adecvată
În plus față de existența porilor, există o anumită cantitate de fisuri între boabele osoase interne și faza de legare a materialului refractar. Materiale refractare În procesul de fractură, porii interni și fisurile pot juca un anumit rol în prevenirea și inhibarea fisurilor de extensie a fracturii. Cum ar fi condițiile de șoc termic la temperaturi ridicate utilizate în materialele refractare, în procesul de service, fisurile de suprafață nu provoacă fractură catastrofală a materialului, cauza deteriorării acestuia este cauzată în cea mai mare parte de tensiunea termică internă cauzată de structura. Când porozitatea internă a materialului este mare, acesta va scurta lungimea fisurilor cauzate de tensiunea termică și va crește numărul de fisuri. Scurte și multe fisuri se traversează reciproc pentru a forma o structură de plasă, ceea ce crește energia de fractură necesară atunci când materialul se rupe și poate îmbunătăți eficient stabilitatea șocului termic a materialului. În general, este acceptat faptul că atunci când porozitatea materialului refractar este controlată la 13%-20%, are o stabilitate de șoc termică mai bună.
(2) Controlează gradarea particulelor materiilor prime, dimensiunea și forma critică a particulelor
Studiile relevante arată că energia de suprafață cauzată de fractura materială și pătratul dimensiunii particulelor din sistem sunt pozitiv proporționale. Prin urmare, prin introducerea particulelor mari de agregat în sistemul material, astfel încât fisurile din vecinătatea direcției mari de agregat, îmbunătățind astfel proprietățile intergranulare de fisurare, puteți atinge scopul îmbunătățirii stabilității de șoc termic a materialelor refractare. În general, modulul de elasticitate al agregatelor din materialele refractare este semnificativ mai mare decât cel al matricei, iar această diferență de modul de elasticitate permite agregatelor cu granulație mare să întârzie expansiunea fisurilor originale din material. Cu cât este mai mare diferența de modul de elasticitate, cu atât este mai evident rolul agregatului în întârzierea extinderii fisurilor. În același timp, forma agregatului este, de asemenea, un factor important care afectează stabilitatea șocului termic a materialelor refractare. Cum ar fi în sistemul de materiale pentru a adăuga cantitatea corespunzătoare de agregat de tijă sau fulg, poate îmbunătăți stabilitatea șocului termic a produselor refractare.
(3) Combinație de interfață rezonabilă
Datorită refractarelor din proprietățile agregate și matrice (cum ar fi densitatea, coeficientul de expansiune termică, etc.) este, în general, o diferență mare între cele două interfețe combinate asupra expansiunii fisurilor de șocuri termice, a direcției și a altor impact semnificativ. Prin selecția și pretratarea agregatelor și a altor măsuri tehnice, formarea unei interfețe de legare adecvate între agregat și matrice, formarea de depolimerizare, extragerea particulelor, micro-cracare și alte mecanisme care consumă energie, poate inhiba expansiunea fisurilor de șoc termal, astfel încât să atingă scopul îmbunătățirii rezistenței materialelor refractare.
(4) Introducerea sau generarea de faze de material cu coeficienți mici de expansiune liniară
Prin introducerea unei cantități adecvate de materiale cu o expansiune termică scăzută în matrice, este cauzată nepotrivirea expansiunii termice în material, generând astfel microcracks în procesul de ardere refractară și împiedicând expansiunea fisurilor de șoc termic. Cu toate acestea, prea multe dintre micrormrack -urile de mai sus vor provoca agregarea microcractelor și vor reduce proprietățile mecanice ale eșantionului. Prin urmare, adăugarea de materiale de expansiune termică scăzută trebuie controlată strict pentru a obține produse refractare cu stabilitatea șocului termic mai echilibrat și proprietăți mecanice.
(5) Introducerea sau generarea unei anumite faze materiale (de exemplu, Zro2 tetragonal), astfel încât să sufere o tranziție de fază la vârful fisurii pentru a forma un mecanism de absorbție a energiei.
Prin nepotrivirea termică a fazelor din sistemul material, este generat un sistem distructiv necatastrofal în materialul refractar și apare un comportament complex de fractură neliniară, îmbunătățind astfel stabilitatea șocului termic a produselor refractare.
(6) Adăugarea și dispersia uniform de fibre sau materiale fibroase
Prin introducerea fibrelor, a biciului sau a formării in situ a bici, etc., și pentru a se asigura că acesta este dispersat uniform în produse, cum ar fi adăugarea de fibre de oțel în materialul de turnare, etc.
(7) Adăugați plasticitate sau componentă vâscoasă
Prin adăugarea de plastic, componente vâscoase în sistemul refractar sau creează produse în procesul de calcinare pentru a forma o fază lichidă cu vâscozitate ridicată, utilizarea deformării lor plastice, absorbind eliberarea de energie elastică a tulpinii, îmbunătățind astfel duritatea produselor refractare. De exemplu, Materialele refractare zirconia - zirconia în procesul de calcinare, prin descompunerea zirconului pentru a forma ZRO2 și faza lichidă cu vâscozitate ridicată SiO2, îmbunătățesc semnificativ duritatea materialelor refractare.
Din progresul de cercetare de mai sus al materialelor pe bază de mullite și prezentarea de cercetare a stabilității șocului termic a materialelor refractare, se poate observa că, în prezent, principala modalitate tehnică de a îmbunătăți stabilitatea șocului termic a materialelor refractare pe bază de mullite este de a adăuga sic și zro2 etc., pentru a îmbunătăți duritatea materialelor prin microcracking și transformarea fazelor, dar aceasta va afecta și rezistența mecanică a materialelor.