2 耐火材料的显微结构与性质
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耐火材料是由固相(包括结晶相与玻璃相)和气孔两部分构成的非均质体,三者之间的相对数量及其分布和结合形态构成了耐火材料的显微结构。
而耐火制品的显微组织结构表征的是耐火材料中主晶相与基质间的结合形态。
耐火材料主晶相与基质的结合形态有两种:即陶瓷结合与直接结合。
1.3.3 耐火材料的常温物理性质耐火材料的常温物理性质包括气孔率、体积密度、真密度和比重等一系列物理指标。
(1)气孔率耐火材料(或耐火制品)中气孔体积与总体积之比称为气孔率。
耐火材料中的气孔可分为三类:开口气孔(显气孔)、贯通气孔、封闭气孔。
若把开口气孔与贯通气孔合并为一类,也可把耐火制品的气孔分为开口气孔和封闭气孔两类。
耐火制品中的气孔有一端封闭称为开口气孔,两端均与外界相同称为贯通气孔、封闭在制品中不与外界相通称为封闭气孔。
一般认为,耐火制品在使用过程中,由于外界介质的侵蚀而损坏时,贯通气孔起着主要的作用。
一般说来,耐火制品(除熔铸制品和隔热制品外)中,开口气孔(包括贯通气孔)占绝对多数,闭口气孔则很少,如硅砖、镁砖、镁铬砖等制品闭口气孔接近于零。
因此,耐火材料的气孔率通常分为真气孔率和显气孔率(即开口气孔率)。
由于显气孔率的测定较为容易,所以耐火材料气孔率的指标常以显气孔率来表示:(2)吸水率吸水率是指耐火制品中全部开口气孔吸满水时,制品所吸收水的重量与制品重量之比。
吸水率实质上是反映制品中开口气孔量的一个指标。
(3)体积密度耐火制品单位表观体积的质量称为体积密度,通常用kg/m 3或g/cm 3表示。
对于同一种耐火制品而言,其体积密度与显气孔率呈负相关关系,即制品的体积密度大则显气孔率就低。
(4)真密度耐火材料的质量与其真体积(即不包括气孔体积)之比,称为真密度,通常也用g/cm 3来表示。
(5)透气度透气度是表示气体通过耐火制品难易程度的特征值,其物理意义是在一定时间内和一定压差下气体透过一定断面和厚度的试样的量:气孔率和体积密度等技术指标只是表征耐火制品中气孔体积的多少和制品的致密程度,但并不能够反映气孔的大小,分布和形状。
1耐火材料定义:耐火度不低于1580的非金属材料。
即耐火材料是用作高温窑、炉等热工设备,以及高温容器和部件的无机非金属材料,耐火度不低于1580℃,并在高温下能承受相应的物理化学变化及机械作用。
2耐火材料分类:(根据化学性质)酸性耐火材料、碱性耐火材料、中性耐火材料; 根据耐火度可分为: 普通耐火制品:耐火度为1580~1770℃, 高级耐火制品:耐火度为1770~2000℃,特级耐火制品:耐火度大于2000℃ .3耐火材料显微结构:耐火材料是由固相(包括结晶相和玻璃相)和气孔两部分构成的非均质体宏观结构。
4耐火材料的分类根据耐火度可分为: 普通耐火制品:耐火度为1580~1770℃;高级耐火制品:耐火度为1770~2000℃; 特级耐火制品:耐火度大于2000℃ . 5 开口气孔率(显气孔率): =13V V V+×100%,V 0、V 、V 分别表示总体积、 开口气孔和闭口气孔体积c m6吸水率:它是制品中全部开口气孔吸满的水的质量与其干燥质量之比,以百分率表示。
7透气度:是表示气体通过耐火制品难易程度的特性值。
8真密度:是指不包括气孔在内的单位体积耐火材料的质量9耐火材料的热膨胀是指其体积或长度随着温度升高而增大的物理性质。
10线膨胀系数是指由室温至试验温度间,每升高1 ℃,试样长度的相对变化率。
11热导率是表征耐火材料导热性的一个物理指标,是指单位温度梯度下,单位时间内通过单位垂直面积的热量。
12气孔率对热导率的影响:耐火材料通常都含有一定的气孔,气孔内气体热导率低,因此气孔总是降低材料的导热能力。
在一定温度以内,对一定的气孔率来说,气孔率愈大,则热导率愈小。
13常温耐压强度 :是指常温下耐火材料在单位面积上所能承受的最大压力。
14耐磨性:耐火材料抵抗坚硬物料或气体(如含有固体颗粒的)磨损作用(研磨、摩擦、冲击力作用)的能力。
15高温耐压强度是材料在高温下单位截面所能承受的极限压力。
耐火材料力学性质要点耐火材料力学性质要点耐火材料的力学性质是指材料在不同温度下的强度、弹性和塑性性质。
通常用检验耐压、抗折、耐磨性和高温荷软蠕变等指标来判断耐火材料的力学性质。
下面是店铺为大家整理的耐火材料力学性质要点,欢迎大家阅读浏览。
1、常温力学性质1.1、常温耐压强度它是指常温下耐火材料在单位面积上所承受的最大压力,如超过此值,材料被破坏。
如用A表示试样受压的总面积,以P表示压碎试样所需的极限压力,则有:常温耐压强度=P/A (Pa) 通常,耐火材料在使用过程中很少由于常温的静负荷而招致破损。
但常温耐压强度主要是表明制品的烧结情况,以及与其组织结构相关的.性质,测定方法简便,因此是判断制品质量的常用检验项目。
1.2、抗拉、抗折和扭转强度耐火材料在使用时,除受压应力外,还受拉应力、弯曲应力和剪应力的作用,影响耐火砖制品的抗拉和抗折强度的主要因素是其组织结构,细颗粒结构有利于这些指标的提高。
1.3、耐磨性耐火材料的耐磨性不仅取决于制品的密度、强度,而且也取决于制品的矿物组成、组织机构和材料颗粒结合的牢固性。
常温耐压强度高,气孔率低,组织结构致密均匀,烧结良好的制品总是有良好的耐磨性。
2、高温力学性质2.1、高温耐压强度高温耐压强度是材料在高温下单位截面所能承受的极限压力。
随着温度升高,大多数耐火砖制品的强度增大,其中粘土制品和高铝制品特别显著,在1000-1200℃达到最大值。
这是由于在高温下生成熔液的粘度比在低温下脆性玻璃相粘度更高些。
但颗粒间的结合更为牢固。
温度继续升高时,强度急剧下降。
耐火材料高温耐压强度指标可反映出制品在高温下结合状态的变化。
2.2、高温抗折强度高温抗折强度是指材料在高温下单位截面所能承受的极限弯曲应力。
它表征材料在高温下抵抗弯矩的能力。
高温抗折强度又称高温弯曲强度或高温断裂模量。
测定在高温下一定尺寸的长方体试样在三点弯曲装置上受弯时所能承受的最大荷重。
耐火材料的高温强度与其实际使用密切相关。
第一章耐火材料的组成与性质耐火度不低于1580℃的无机非金属材料是耐火材料,选用耐火材料仅根据耐火度是不够的。
因为耐火材料在使用过程中除了受到高温(一般为1000℃ ~ 1800℃)作用外,还要受到物理、化学、机械等方面的作用,因此所选用的耐火材料应该具备全面抵抗上述作用的性质,如在高温时不容易熔融软化、不被溶蚀和磨损、不产生崩裂剥落等等。
什么是耐火材料的性质?一般可以理解为:耐火材料所特有的,区别于其它材料的特征。
什么是耐火材料的性能?一般可以理解为:耐火材料所具有的性质和功能。
什么是耐火材料的质量?一般可以理解为:耐火材料的一组固有特性满足要求的程度。
1、耐火材料应具有的性质及其依赖关系1.1耐火材料的一般性质1)化学矿物组成:化学组成、矿物组成。
2)组织结构:气孔率、体积密度、真密度。
3)热学性质:热膨胀、热导率、热容、温度传导性。
4)力学性质:常温力学性质(耐压、抗折、抗拉、扭转、耐磨、弹性模量)、高温力学性质(耐压、抗折、扭转、蠕变、弹性模量)。
5)高温使用性质:耐火度、高温荷重变形温度、高温体积稳定性、热震稳定性、抗渣性、耐真空性。
6)其它性质:导电性(如电炉的绝缘材料及ZrO2氧探头等)、外观形状尺寸的规定性、以及特殊材料的专有性质。
1.2耐火材料性质间的一般依赖关系例如:SiO2的同质多晶转变和硅砖的生产当工艺过程中不引入矿化剂时,纯SiO2系统:α-石英按虚线路程,1050℃转变为α-方石英(即,所谓的干转化过程),最终的矿物组成为α-方石英;当工艺过程中引入矿化剂时,非纯SiO2系统:高分散物料、且为缓慢加热过程,α-石英转变为鳞石英。
其原因在于:高温时矿化剂与SiO2相互作用形成液相,α-石英及反应过程中首先形成的中间变体“亚稳方石英”不断溶解于液相中,液相形成硅氧的过饱和溶液,使鳞石英不断从液相中析晶出来,并稳定存在砖体中,最终的主要矿物组成应为大量的鳞石英和少量α-方石英。
耐火材料复习资料耐火材料定义:耐火度不低于1580的非金属材料。
特种耐火材料:使用特殊的原料,用特殊工艺制备或者有特殊用途的耐火材料。
耐火材料分类:(化学性质)酸性、碱性、中性耐火材料显微结构:耐火材料是由固相(包括结晶相和玻璃相)和气孔两部分构成的非均质体宏观结构。
真密度:耐火材料质量与其真体积之比。
热力学性质:材料方面:质点相对原子质量越小,密度越小,弹性模量越大,导热系数越大。
晶体结构:结构越复杂,导热系数越低。
耐火度:耐火材料在无荷重条件下抵抗高温而不熔化的特性。
高温蠕变:在一定压力下随时间的变化而产生的等温变形称为耐火材料的高温蠕变。
荷重软化温度:耐火材料在规定的升温条件下,受恒定荷载产生规定变形时的温度。
等静压成型:依靠高压液体或气体从各方向对物料施加相同压力使其成型。
我国高铝矾土主要组成:一水,三水铝矾土弹性后效:颗粒不被破坏,但产生较大弹性形变,当卸压后会产生较大的反弹。
混练:使不同组分和粒度的物料同的物料同适量的结合剂经混合和挤压作用达到分布均匀和充分润湿的泥料制备过程。
不定形耐火材料:是由颗粒料和一种或多种结合剂组成的混合料(这种混合料既可以是致密的,也可以是隔热的。
隔热混合料制备和烘干后的试样,测定其气孔不低于45%),有的以交货状态直接使用,有的加一种或几种合适的液体调配后使用。
高铝矾土在锻烧过程中的变化:即分解脱水和莫来石化阶段、二次莫来石化阶段和重结晶烧结阶段。
防水化的措施:塑料薄膜将砖密封包装,不与大气中的水分接触。
沥青浸渍,使其进入砖内覆盖颗粒和砖体表面。
困料:把混合好的泥料在一定湿度与温度条件下存放一段时间。
困料的作用随坯料的性质不同而异,如使结合粘土和水分分布得更加均匀些,充分发挥结合粘土的可塑性能和结合性能,以改善坯料的成型性能。
而对氧化钙含量较高的镁砖坯料进行困料,则为了使氧化钙在坯料中充分消化,以避免成型后的砖坯在干燥和烧成初期由于氧化钙的水化而引起砖坯开裂。