有效提高耐火材料抗热震性能的7种有效方法（上）

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抗热震性是指耐火材料抵抗因温度急剧变化而造成损坏的能力。曾被称为热震稳定性、抗热震性、抗温度突变性、抗急冷耐热性等。抗热震性应根据不同的要求和产品类型按相应的试验方法确定。主要试验方法有：黑色冶金标准YB/T 376.1-1995耐火制品耐热冲击试验方法（水急冷法）、黑色冶金标准YB/T 376.2-1995耐火制品耐热冲击试验方法（空气急冷法），黑色冶金标准 YB/T 376。3-2004 耐火制品耐热冲击试验方法第 3 部分：水急冷-裂纹测定法，黑色冶金标准 YB/T 2206.1-1998 耐火浇注料抗热震性试验方法（压缩空气流急冷法），黑色冶金标准YB/T 2206。2-1998 耐火浇注料耐热振动试验方法（水急冷法）。 

材料的力学性能和热性能，如强度、断裂能、弹性模量、线膨胀系数、导热系数等，是影响其抗热震性的主要因素。一般来说，耐火材料的线膨胀系数越小，抗热震性越好；材料的导热系数（或热扩散系数）越高，抗热震性越好。此外，耐火材料的颗粒组成、密度、孔径、孔分布、制品形状等都对其抗热震性有影响。材料中存在一定数量的微裂纹和气孔，有利于其抗热震性；产品体积大、结构复杂，会造成产品内部温度分布严重不均匀和应力集中，降低抗热震性。研究表明，可以通过阻止裂纹扩展、消耗裂纹扩展功率、增加材料断裂表面能、降低线膨胀系数和增加塑性来提高耐火材料的热震稳定性。具体技术措施为：

 (1) 适当的孔隙率 

除了气孔的存在外，耐火材料中骨颗粒与结合相之间也存在一定量的裂纹。在耐火材料的断裂过程中，内部气孔和裂纹可以在一定程度上阻止和抑制断裂扩展裂纹。例如，作为一种在高温热冲击条件下使用的耐火材料，在使用过程中表面裂纹不会造成材料的灾难性断裂。损坏主要是由于内部热应力引起的结构剥落。当材料内部孔隙率较大时，热应力引起的裂纹长度会缩短，同时裂纹数量会增加。短而多的裂纹相互交叉形成网状结构，增加了材料断裂时所需的断裂能，可有效提高材料的热震稳定性。一般认为，当耐火材料的孔隙率控制在13%-20%时，具有较好的热震稳定性。 

(2)控制原料的颗粒级配、临界粒径和形状

相关研究表明，材料断裂引起的表面能与体系中粒径的平方成正比。因此，通过在材料体系中引入大骨料，使裂纹围绕大骨料扭转，从而改善晶间裂纹的性能，达到提高耐火材料热震稳定性的目的。一般来说，耐火材料中骨料的弹性模量明显大于基体的弹性模量。这种弹性模量的差异使大颗粒聚集体能够延迟材料中原始裂纹的扩展。上述弹性模量的差异越大，骨料延缓裂纹扩展的效果越明显。同时，骨料的形状也是影响耐火材料热震稳定性的重要因素。例如，在材料体系中加入适量的棒状或片状骨料，可以提高耐火制品的热震稳定性。

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