1、1.4 耐火材料的力學(xué)性質(zhì) 耐火材料的力學(xué)性質(zhì)：材料在不同溫度下的強(qiáng)度，彈性和塑性性質(zhì)。常溫或在使用條件下耐火制品受到應(yīng)力的作用而變形甚至損壞。壓縮應(yīng)力、拉應(yīng)力、彎曲應(yīng)力、剪應(yīng)力，摩擦力或撞擊力 檢驗其力學(xué)性質(zhì)的目的：對不同溫度下工作的耐火材料，探討它的損壞機(jī)理，尋求提高制品質(zhì)量的途徑檢驗指標(biāo)：耐壓、抗拉、抗折，扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度、耐磨性、彈性模量和高溫蠕變耐火材料的組成和性能-耐火材料的力學(xué)性質(zhì)1. 常溫力學(xué)性質(zhì) 1）耐壓強(qiáng)度 耐壓強(qiáng)度：耐火材料在一定溫度下單位面積上所能承受的極限載荷。常溫耐壓強(qiáng)度是指制品在室溫下測得的數(shù)值； 耐火材料使用過程中很少由常溫下的靜負(fù)荷而招致玻損 常溫耐壓強(qiáng)度：表明制品的

2、燒結(jié)情況，與其組織結(jié)構(gòu)相關(guān)的性質(zhì)，判斷制品質(zhì)量的常用檢驗項目。 可間接地評定制品:耐磨性，耐沖擊性、不燒制品的結(jié)合強(qiáng)度。檢驗（可靠指標(biāo)）：工藝狀況和制品均一性工藝制度的變動制品常溫耐壓強(qiáng)度變化耐火材料的組成和性能-耐火材料的力學(xué)性質(zhì)制品的成型坯料加工質(zhì)量成型坯體結(jié)構(gòu)的均一性磚體燒結(jié)情況良好耐火材料的組成和性能-耐火材料的力學(xué)性質(zhì)S試樣常溫耐壓強(qiáng)度，N/mm2；P試樣破碎時的最大載荷，N；A 試樣受壓面積，mm2；A1A2試樣上、下受壓面的面積，mm2。測定方法：磚體的一角切取規(guī)定尺寸的圓柱體或立方體，試樣上下兩面必須平行，在液壓試驗機(jī)上以一定加壓速度加壓至破壞為止。換算為單位面積上的極限強(qiáng)度。

3、高耐壓強(qiáng)度是組織結(jié)構(gòu)的敏感參數(shù)，常規(guī)檢測項目耐壓強(qiáng)度=2-3倍抗折強(qiáng)度，=5-10倍抗拉強(qiáng)度抗壓d0h0耐火材料的組成和性能-耐火材料的力學(xué)性質(zhì)2）常溫抗折強(qiáng)度 耐火材料抗折強(qiáng)度:試樣單位面積承受彎矩時的極限折斷應(yīng)力，又稱抗彎強(qiáng)度。室溫下測得的為常溫抗折強(qiáng)度。 試驗方法:尺寸為230mm114mm65mm的試樣放在抗折試驗儀上，在室溫下以一定的加荷速率對試樣施加張應(yīng)力，直至試樣斷裂。耐火材料的組成和性能-耐火材料的力學(xué)性質(zhì)Rr抗折強(qiáng)度，N/cm2；F試樣斷裂時的最大載荷，N； L下刀口間的距離，mm；b試樣中部的寬度，mm；h試樣中部的高度，mm。 三點(diǎn)抗折強(qiáng)度測定方法試樣尺寸表mm A型 2

4、3011465B型 2306554C型 1604040 耐火材料的組成和性能-耐火材料的力學(xué)性質(zhì)耐火材料的組成和性能-耐火材料的力學(xué)性質(zhì)3）耐磨性 耐火材料抵抗堅硬物料或氣體(如含有固體顆粒的)磨損作用(研磨、摩擦、沖擊力作用)的能力，在許多情況下也決定著它的使用壽命。 高爐上部砌磚受爐料沿爐身下落的磨損作用 焦?fàn)t焦化室的砌磚也經(jīng)常受著焦炭的磨損作用 在氣流中以極大速度運(yùn)動的粉塵灰渣或煤粉，都對耐火砌體起磨損作用，能夠使窯爐內(nèi)襯迅速損壞。耐火材料的耐磨性制品的密度、強(qiáng)度制品的礦物組成、組織結(jié)構(gòu)材料顆粒結(jié)合的牢固性骨料的本身硬度泥料粒度組成、氣孔率和結(jié)合性質(zhì)常溫耐壓強(qiáng)度高良好的耐磨性氣孔率低組織

5、結(jié)構(gòu)致?lián)艟鶆驘Y(jié)良好的制品耐火材料的組成和性能-耐火材料的力學(xué)性質(zhì) 在常溫下以一定研磨條件下和研磨時間下制品的質(zhì)量損失或體積損失來表示。 耐火制品在高溫下的耐磨性 硅酸鋁質(zhì)制品在彈性變形溫度范圍內(nèi)(700900)，其耐磨強(qiáng)度隨溫度升高而減小 加熱至12001350時，耐磨強(qiáng)度大大增加，并且大于常溫的數(shù)值。 當(dāng)溫度繼續(xù)升高時(1400以上)，因制品的粘度急劇下降，耐磨性也隨之減小耐火材料的組成和性能-耐火材料的力學(xué)性質(zhì)測試方法：2. 高溫力學(xué)性質(zhì) 1）高溫耐壓強(qiáng)度 材料在高溫下單位截面所能承受的極限壓力。 耐火材料的高溫耐壓強(qiáng)度隨著溫度升高，大多數(shù)耐火制品的強(qiáng)度增大， 粘土制品和高鋁制品顯著，1

6、0001200時達(dá)到最大溫度繼續(xù)升高時，強(qiáng)度急劇下降。高溫耐壓強(qiáng)度反映出制品在高溫下結(jié)合狀態(tài)的變化，耐火可塑料和澆注料，耐火材料的組成和性能-耐火材料的力學(xué)性質(zhì)高溫耐壓強(qiáng)度 高于1000-1200溫度時材料單位面積所能承受的最大的力。 S=P/A (Pa，MPa，GPa)隨溫度升高發(fā)生明顯變化。 A:晶體： B:玻璃相： A+B=? () OR (先后再）抗壓d0h0耐火材料的組成和性能-耐火材料的力學(xué)性質(zhì) 2）高溫抗折強(qiáng)度 材料在高溫下單位截面所能承受的極限彎曲應(yīng)力。它表征材料在高溫下抵抗彎矩的能力。 高溫彎曲強(qiáng)度或高溫斷裂模量。 試驗方法:以一定的升溫速率加熱試樣到試驗溫度，保溫至試樣達(dá)到

7、規(guī)定的溫度分布，以一定的加荷速率對試樣施加張應(yīng)力，直至試樣斷裂。 高溫抗折強(qiáng)度：制品的化學(xué)礦物組成組織結(jié)構(gòu)生產(chǎn)工藝 材料中的熔劑物質(zhì)及其燒成溫度對制品的高溫抗折強(qiáng)度有顯著影響。耐火材料的組成和性能-耐火材料的力學(xué)性質(zhì)3）高溫扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度 砌筑窯爐的耐火制品，在加熱或冷卻時，承受著復(fù)雜的剪應(yīng)力，制品的高溫扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度是重要的性質(zhì)。 高溫扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度:在高溫下試樣被扭斷時的極限剪切應(yīng)力，試驗方法：測定時將試樣一端固定，另一端施以力矩作用，試樣發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形。當(dāng)試樣被扭轉(zhuǎn)時，試樣內(nèi)各橫截面上產(chǎn)生剪切應(yīng)力，當(dāng)應(yīng)力超過一定限度時，試樣發(fā)生斷裂。 耐火材料的組成和性能-耐火材料的力學(xué)性質(zhì) 4）高溫蠕變性 蠕變：當(dāng)材料在

8、高溫下承受小于其極限強(qiáng)度的某一恒定荷重時，產(chǎn)生塑性變形，變形量會隨時間的增長而逐漸增加，甚至?xí)共牧掀茐哪突鸩牧系母邷厝渥儯翰牧显诤愣ǖ母邷睾鸵欢ê芍刈饔孟?，產(chǎn)生的變形和時間的關(guān)系。產(chǎn)生原因：高溫窯爐，制品在長期高溫負(fù)荷條件下工作的體積穩(wěn)定性是不充分施加的荷重不同：高溫壓縮蠕變、高溫拉伸蠕變、高溫抗折蠕變和高溫扭轉(zhuǎn)蠕變等。耐火材料的組成和性能-耐火材料的力學(xué)性質(zhì)典型高溫蠕變曲線耐火材料的組成和性能-耐火材料的力學(xué)性質(zhì)第一階段蠕變?yōu)?次蠕變， 又稱初期蠕變或減速蠕變，其曲線斜率d/dt隨時間增加愈來愈小，曲線愈來愈平緩，這一階段較短暫，第二階段為第2次蠕變或粘性蠕變，又稱為均速蠕變或穩(wěn)態(tài)蠕變。其

9、應(yīng)變速度和時間無關(guān)，幾乎保持不變。這個速率是蠕變曲線中最小的速率，第三階段為第3次蠕變又稱加速蠕變，應(yīng)變速率迅速增加至斷裂。不同溫度下測定的長時間蠕變變形曲線的性狀可分為如下幾種類型： 初期蠕變后大體上不再發(fā)生變形；初期蠕變后，繼續(xù)發(fā)生勻速蠕變；經(jīng)過初期勻速蠕變后，發(fā)生加速蠕變；初期蠕變后直接移向加速蠕變。影響高溫蠕變的因素有：使用條件，如溫度和荷重、時間、氣氛性質(zhì)等；材質(zhì)，化學(xué)組成和礦物組成，顯微組織結(jié)構(gòu)。耐火材料的組成和性能-耐火材料的力學(xué)性質(zhì)耐火材料的材質(zhì)和組織結(jié)構(gòu)對蠕變速率的影響：組織結(jié)構(gòu)對蠕變的影響 氣孔率的增加，減少了抗蠕變的有效截面積，蠕變率隨之增大。晶粒愈小，蠕變率愈大。多晶的

10、抗蠕變性能低于單晶材料玻璃相對蠕變的影響取決于玻璃相對結(jié)晶相的潤濕程度玻璃相不潤濕晶相顆粒，則在晶界處為晶粒與晶粒結(jié)合，同質(zhì)晶粒間形成自結(jié)合，抗蠕變性好。玻璃相完全潤濕晶相，玻璃相侵入晶界處將晶粒包圍，玻璃形成連續(xù)相結(jié)構(gòu)，在較低溫度下極易產(chǎn)生較大的蠕變。耐火材料的組成和性能-耐火材料的力學(xué)性質(zhì)檢驗制品的質(zhì)量和評價生產(chǎn)工藝了解制品發(fā)生蠕變的最低溫度了解不同溫度下的蠕變速率了解高溫應(yīng)力下的變形特征耐火材料的組成和性能-耐火材料的力學(xué)性質(zhì)確定制品保持彈性狀態(tài)的溫度范圍呈現(xiàn)高溫塑性的溫度范圍測定耐火材料的蠕變意義：試驗方法:加熱時能保持一定溫度的加熱爐、加壓機(jī)構(gòu)和變形量指示或記錄機(jī)構(gòu)等組合而成。 在恒

11、壓下，以一定的升溫速率，加熱規(guī)定尺寸的試樣，在指定的試驗溫度下恒溫，記錄試樣隨時間變化而發(fā)生的變形耐火材料的組成和性能-耐火材料的力學(xué)性質(zhì)p蠕變率，； Li試樣原始高度，mm；L0試樣恒溫開始時的高度，mm；Ln 試樣恒溫n小時的高度，mm 5）彈性模量 彈性摸量：材料在其彈性限度內(nèi)受外力作用產(chǎn)生變形，當(dāng)外力除去后，仍恢復(fù)到原來的形狀，此時應(yīng)力和應(yīng)變的比例材料的抵抗變形的能力彈性模量值越大，則在相同的應(yīng)力下，變形越小。耐火材料的組成和性能-耐火材料的力學(xué)性質(zhì)E彈性模量，MPa；材料所受應(yīng)力，MPa； l/l材料的相對長度變化。耐火材料在高溫下承受應(yīng)力時所發(fā)生的變形原因：晶體沿晶界面或解理的滑動

12、作用基質(zhì)的塑性或粘滯流動。不同成分和結(jié)構(gòu)的耐火材料在高溫下對于應(yīng)力的不同反應(yīng)影響因素主晶體的性能基質(zhì)的性能主晶體與基質(zhì)的結(jié)合狀況。耐火材料的組成和性能-耐火材料的力學(xué)性質(zhì)主晶體具有較高的高溫和力學(xué)性質(zhì)，取決結(jié)晶構(gòu)造基質(zhì)的流動取決于它的數(shù)量，粘度或塑性單相多晶材料彈性模量彈性模量開始以直線或接近直線速度下降溫度升高Al2O3、MgO、3Al2O32SiO2、MgOAl2O3溫度范圍內(nèi)材料晶體界面間產(chǎn)生滑移耐火材料的組成和性能-耐火材料的力學(xué)性質(zhì)兩相或多相材料彈性模量耐火材料的組成和性能-耐火材料的力學(xué)性質(zhì)方鎂石與尖晶石的復(fù)合物，鉻鎂磚、硅酸鋁質(zhì)耐火材料彈性模量增大，至某一溫度范圍達(dá)最大值，再繼續(xù)

13、升溫則急速下降，超出了材料的彈性變形范圍溫度升高不同物相間的熱膨脹系數(shù)的的差，使結(jié)構(gòu)中空隙添充結(jié)晶物質(zhì)相互交錯支承形成骨架強(qiáng)化研究彈性模量和溫度的關(guān)系：判定基質(zhì)軟化，液相形成和由彈性變形過渡到塑性變形的溫度范圍 確定晶型轉(zhuǎn)化以及對材料結(jié)構(gòu)的變化(如硅磚中在鱗石英與方石英的轉(zhuǎn)變溫度范圍有彈性模量的最小值)。彈性模量與制品的熱震穩(wěn)定性有著反比關(guān)系。是同一系統(tǒng)的制品，彈性模量與抗折強(qiáng)度、耐壓強(qiáng)度大體上成正比關(guān)系，彈性模量和耐磨性大致成正比。耐火材料的組成和性能-耐火材料的力學(xué)性質(zhì) 全自動壓汞儀 主要用于各種材料表面微孔孔徑、孔徑分布及孔腔形狀等數(shù)據(jù)的測量，測孔徑范圍：0.4mm-6nm。陶瓷工業(yè)用耐

14、火材料-耐火材料性能測試儀 掃描電子顯微鏡主要用于耐火材料的顯微結(jié)構(gòu)分析，剖析未知試樣的顯微結(jié)構(gòu)以及用后材料的侵蝕機(jī)理。陶瓷工業(yè)用耐火材料-耐火材料性能測試儀X射線衍射儀設(shè)備精度高（1/10000A）,主要用于物相的鑒定和各相定量分析。陶瓷工業(yè)用耐火材料-耐火材料性能測試儀 綜合熱分析儀法國制造，測量精度高（溫度0.01，重量10-7克），主要用于TG(熱重)和DTA,DSC(熱差)的試驗，研究各種物質(zhì)在不同溫度下的熱反應(yīng)。陶瓷工業(yè)用耐火材料-耐火材料性能測試儀 X熒光分析儀 日本制造，可對含碳和碳化硅材料進(jìn)行定性及半定量分析；精確定量分析其它耐火材料的化學(xué)組成。 陶瓷工業(yè)用耐火材料-耐火材料

15、性能測試儀XQK系列顯氣孔體密測定儀 陶瓷工業(yè)用耐火材料-耐火材料性能測試儀QMD氣孔密度測定儀 主要用于測定耐火原料或成品的顯氣孔率、體積密度、吸水率、真氣孔率、閉口氣孔率及其真密度。 陶瓷工業(yè)用耐火材料-耐火材料性能測試儀TQD系列耐火材料透氣度測定儀陶瓷工業(yè)用耐火材料-耐火材料性能測試儀HMOR系列全自動高溫抗折試驗機(jī) 陶瓷工業(yè)用耐火材料-耐火材料性能測試儀HRY系列高溫荷軟蠕變測試儀陶瓷工業(yè)用耐火材料-耐火材料性能測試儀HSST-02P型全自動高溫應(yīng)力應(yīng)變試驗機(jī)主要為非金屬材料在高溫、常溫環(huán)境下的應(yīng)力及應(yīng)變的研究提供有效的測試手段。陶瓷工業(yè)用耐火材料-耐火材料性能測試儀HCS系列高溫耐壓試驗機(jī) 陶瓷工業(yè)用耐火材料-耐火材料性能測試儀NMJ-02常溫耐磨性試驗機(jī)陶瓷工業(yè)用耐火材料-耐火材料性能測試儀陶瓷工業(yè)用耐火材料-耐火材料性能測試儀1、如何測量和計算試樣的顯氣孔率、體積密度？2、陶瓷結(jié)合和直接結(jié)合的概念是什么？3、耐火材料的分類方法有哪些？4、耐火材料的化學(xué)組成和礦物組成有什么區(qū)別？5、簡述主晶相、次晶相、基質(zhì)和雜質(zhì)的概念？