彈性模量在耐火材料中的應(yīng)用（1）耐火材料楊氏模量與溫度的關(guān)系在本次試驗中，分別選用了楊氏模量在10?200GPa范圍內(nèi)的耐火材料進行高溫楊氏模量試驗，結(jié)果如圖1。150300450150300450600TSO9001050120013501500試驗溫度'C苗年輸冊GPaooooooooO-M.-■:■'.'7654-■!■:■21On-_u_u_un-_u_u_u_uo_uo_y-H-7654321o■?」1111111-1-11巒o圖1空氣氣氛下不同耐火材料楊氏模量與溫度的關(guān)系圖1顯示，隨著溫度的升高，不同材質(zhì)的試樣均有不同程度的變化，如碳化硅質(zhì)制品、剛玉澆注料均隨溫度的升高而降低，但降低幅度有所不同。原因在于氮化硅結(jié)合碳化硅制品中氮化硅基質(zhì)熱膨脹系數(shù)為2.75X10-6/°C、碳化硅骨料為4.7X10-7/°C，基質(zhì)與顆粒之間存在很少熱應(yīng)力失配裂紋，故在升溫過程中模量變化較小，但1300C后由于空氣的氧化導致了加速了模量的降低；剛玉質(zhì)澆注料由于硅灰、水泥的加入形成CaO-Al2O3-SiO2體系，隨溫度的升高出現(xiàn)彈塑性變化，導致模量的逐漸降低；高鋁磚、岡U玉-莫來石制品則隨溫度的升高而升高，原因在于顆粒和基質(zhì)之間的熱應(yīng)力失配導致的微裂紋的存在，使模量隨溫度升高而升高，當升至一定溫度后裂紋完全彌合使得模量增加緩和。（2）高溫楊氏模量與抗折強度的研究本次試驗對剛玉-莫來石制品的高溫楊氏模量及高溫抗折強度進行了測試，其結(jié)果如圖2、圖3，其中升溫速度為5C/min，降溫過程為自然降溫。圖中顯示，在升溫過程中，材料的楊氏模量和抗折強度先緩慢增加，1000C后明顯增加；自然降溫過程中模量和強度增大，到一定溫度后，楊氏模量和抗折強度均大幅降低。剛玉-莫來石為典型的復(fù)合材料存在熱失配，在冷卻狀態(tài)下材料中存在較多的失配裂紋，隨著溫度的升高，骨料與基質(zhì)間的微裂紋逐漸彌合，材料表現(xiàn)為強度和模量升高，從圖5可以看出當溫度高于1400C時彈性模量有下降的趨勢，這是由于1400C材料中產(chǎn)生少量玻璃相導致材料的塑性增強，模量隨之下降。自然冷卻開始時，材料的模量與強度均有較高幅度的提高，這是由于冷卻時表面溫度低，試樣內(nèi)部溫度高，試樣中心部位表現(xiàn)為壓

應(yīng)力，整體表現(xiàn)為處于受壓縮狀態(tài)，這種變化顯然是由于熱應(yīng)力［6導］致的。從升溫與降溫過程的數(shù)據(jù)對比來看，彈性模量與強度數(shù)據(jù)能夠?qū)崿F(xiàn)較高的線性對應(yīng)。3）材料燒結(jié)過程的分析判斷［1］對中鋼洛耐院剛玉-莫來石坯體進行燒結(jié)過程模量測試，測試結(jié)果圖4所示。圖4顯示，隨溫度的升高，材料燒結(jié)過程中模量出現(xiàn)先增加，后降低，1200°C出現(xiàn)降低趨勢。分析器原因主要是：800r以下主要是結(jié)合劑的排出過程，隨著結(jié)合劑排出，材料的臨時結(jié)合強度下降；在第二階段，以硅微粉和粘土為主導的燒結(jié)過程出現(xiàn)，表現(xiàn)的為材料的致密化；第三階段溫度高于1200C時氧化鋁與硅微粉的的莫來石化反應(yīng)開始，莫來石化是膨脹反應(yīng)，模量隨之下降。因該曲線能夠充分揭示剛玉-莫來石材料先燒結(jié)后莫來石化的過程。（4）彈性模量與熱震性的關(guān)系圖5為常溫下不同添加劑含量的剛玉質(zhì)澆注料在1100C后水冷情況下楊氏模量保持率與熱震次數(shù)的關(guān)系。圖中所示，第一次熱震楊氏模量保持率急劇下降，隨著熱震次數(shù)的增加，保持率的變化趨向緩和。原因在于剛玉質(zhì)澆注料的熱震性較差，第一次水冷熱震后，材料內(nèi)部將產(chǎn)生大量的微裂紋，導致楊氏模量的急劇降低，隨著熱震次數(shù)的增加，裂紋的產(chǎn)生或者擴展將逐漸減緩，從而使模量的保持率逐步減緩。另外，添加劑的含量對其楊氏模量的保持率影響不盡相同，可以改善模量的降低。添加劑含量的

變化對材料楊氏模量的影響程度不同，過多或過少的添加劑對材料的楊氏模量保持率影響不同，其中10%的添加劑含量材料楊氏模量保持率影響較小。w-^==o>曲B=eu<J申>匸w-^==o>曲B=eu<J申>匸0一曲8圖5剛玉澆注料的楊氏模量與熱震次數(shù)的關(guān)系（4）材料內(nèi)部缺陷的評價耐火制品在配料、成型或燒結(jié)過程中，由于控制不當可能使制品產(chǎn)生缺陷，或發(fā)生層裂現(xiàn)象本次試驗主要對剛玉-莫來石制品內(nèi)部均質(zhì)性進行了初步判斷，如圖6所示。0005&LJ&4-0&LJ&4-ftOOT-aOffi-QDMftOOT-aOffi-?（KG0OQI-O001--O003-eSOWWOC晶a?0LHKX!I3H?340001報\WXf-O001-|pOffi-F003-卡IKU-"0W5iiihi■i，iihie￡CMUCOB4CD9(X?LHMOJSCOaL4000LE400l?X?2Wa)均質(zhì)試樣(ba)均質(zhì)試樣圖6均質(zhì)和非均質(zhì)材料的頻譜和切面圖圖6中的頻譜圖顯示，在測試過程中多數(shù)試樣均為主單峰顯示，而有少數(shù)會出現(xiàn)多個波峰。分別將具有單峰或多個波峰的試樣沿厚度方向切開，如圖6切面圖所示。波峰單一的試樣切面結(jié)構(gòu)均勻，而出現(xiàn)多個波峰的試樣切面有明顯的裂紋和層裂，原因在于當激振試樣表面時，在試樣內(nèi)產(chǎn)生應(yīng)力波，當該應(yīng)力波在試樣內(nèi)遇到波阻抗差異界面［2即］試樣內(nèi)部缺陷或試樣另一表面時，將產(chǎn)生反射波，接收這種反射波并進行快速傅里葉變換(FFT)可得到其頻譜圖,頻譜圖上突出的峰值