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耐火保温材料的蠕变机理与断裂机理

文章出处:未知 人气: 发表时间:2019-10-12 10:45
耐火材料的蠕变断裂是它们的一种非线形断裂损坏形式,它是在高温下因变形而导致材料损坏。纯氧化物耐火材料在高温条件下产生变形主要是晶界滑移的结果。对于小的形变来说,晶界滑移速度正比于剪切应力;而对于较大的形变来说,由于晶界是不平整的,其几何不整合性将导致邻近晶粒间咬合。当晶界发生迁移以调整这种不规则性时,晶界滑移速率将会降低。于是,在晶界区域形成高的张应力,从而导致裂纹及气孔成核。当拉伸继续下去时,小气孔将会扩大。在多晶材料中,该过程是一种体积扩散过程。在具有黏性晶界相中,气孔长大的机理可能是晶界相中的黏滞流动。
 
气孔长大的后果会导致横截面上的固相面积减小,单位面积的应力增大,随之则会产生断裂直到毁坏。多孔粒状耐火材料在高温使用中的蠕变断裂形式所示,它是取自平炉顶上应用的镁铝残砖的磨光照片的实际例子。表明气孔在自身重量作用下从冷端到热端逐渐增大的情况,在继续经受自身重量作用时便产生与工作面几乎平行的断裂(裂隙)。
 
含有液相的耐火材料的蠕变断裂,通常是扩散作用的结果。因此,耐火材料的蠕变断裂现象随着温度不同会产生差异。含0.2%B2O3的镁质耐火材料的蠕变断裂之前,蠕变速度随温度变化的关系。在高于1500℃时曲线倾斜度发生了变化,表明在该温度时液相开始急剧形成的事实。由于蠕变断裂是扩散的结果,因而不能测到确切的蠕变强度,但随着应力和温度的提高,断裂所需要的时间会缩短。这种情况表明获得实验数据的最好方法是蠕变-断裂曲线。如果用断裂前的时间对数对作用应力作图,可得一直线,该直线可恰当地表示耐火材料的端变-断裂过程在发生范围内的数据。
 
在实验中,通常采用下式作为评价材料在断裂前蠕变程度的方法:6=AL/(Lol) /(3-104)。式中,AL是在时间(h)中试样的线变化;L是试样开始的长度。通常,耐火材料的蠕变速度是在恒温恒负荷(恒压)的条件下进行实验测定的。因此,6值是试样恒温恒负荷(恒压)下的蠕变速度。
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