耐火材料第一章课件.ppt

表中三种典型耐火制品的荷重软化变形温度，它们是: 粘土砖：开始软化变形温度较低（1400℃），变形过程缓慢，开始与终了变形温度（1600℃）差较大（200℃），开始变形温度与耐火度的差也较大约280℃左右。 分析原因：粘土砖的主要矿物是莫来石，其显微结构特点是莫来石没有形成连续的结晶网络，而被大量的玻璃相所包围，在大约800～900℃时，体系开始出现液相，但因液相中SiO2含量高，粘度较大，莫来石晶体发育不完整，并随温度升高不断向液相中溶解，因而液相粘度随温度升高降低不明显，所以这种粘土转软化变形比较慢，软化变形的温度范围比较宽。 提高荷软措施：改善基质，增加Al2O3含量，提高莫来石含量，降低熔剂杂质K2O、Na2O等。 镁砖：开始变形温度较高（约1550℃）变形过程急剧迅速，开始与终了软化变形温度（约1580℃）仅30℃左右，但与耐火度的差可高达1000℃以上。 分析原因：镁砖的主要成分MgO，熔点高达2800℃，主晶相方镁石没有形成结晶网络，而被低熔点的矿物（CMS,C3MS2等)所结合，基质一旦熔化，材料便开始软化，即开始软化温度取决于基质的软化温度；但方镁石不易向液相中溶解，熔体粘度降低很快，所以开始和终了变形温度相差很小。 提高荷软措施：提高纯度，减少低熔物，改变组成和结构，特别是结合相的组成。 潜力最大 硅砖：开始软化变形温度最高（约1650℃）变形过程快，开始与终了变形温度差很小，约20℃左右，与耐火度的差也只在30—50℃之间，也很小。 分析原因：硅砖的显微结构为镶嵌结构，玻璃相分布在石英骨架的缝隙中，玻璃相的软化并不能使砖的结构变形，只有当石英的结构松弛，发生变化，或接近鳞石英的熔点时，材料才能软化，因此这种材料开始变形温度高，但因其主晶相结构已经松弛，终了变形温度很快就达到。 提高措施：这类材料提高荷软难度较大，因为它的荷软温度与石英的熔点已经很接近了，只能提高鳞石英、方石英（网络）含量。 软化变形的原因分析：属塑性变形特征： 1、液相产生温度高低与数量多少； 2、液相粘度及粘度随温度变化的变化特征， 粘土砖：A3S2随温度升高不断向液相中溶解，粘度下降速度很慢。 镁砖：钙镁橄榄石(CMS)1500℃熔融，粘度下降快。MgO难溶解， 3、液相在固相晶粒间的分布：硅砖1100—1200℃出现液相，但液相并不是连续相，而呈孤立状，鳞石英为网络结构，是连续相。镁砖：1400℃出现液相，但液相将MgO晶粒分隔开。 4、晶界滑移，晶格破坏。硅砖 5、气孔，提供液相渗透和压缩变形的自由空间。 影响荷软的因素： 1、化学矿物组成： 主晶相的熔点越高，则TH越高。 组成中含有低熔相越多，则TH越低。 液相粘度大，润湿性差，则TH越高。 2、显微结构:(包括气孔、晶粒尺寸与晶界、液相数量与分布） 气孔率越高，气孔孔径大，则TH越低。 晶粒越小，晶界数目越多，则TH越低。 液相数量越少，直接结合则TH越高。相反，陶瓷结合则TH越低。 3、测定条件：升温速率快，荷软温度测定值偏高。 生产工艺上（配料颗粒组成，成型压力、高温烧成）；体积密度大，荷软温度较高。 测定荷软的意义：比耐火度更接近使用情况，可以作为材料最高的使用温度参考。重要性能指标。根据荷软变形曲线可以反推出材料的结构特征。 三、高温体积稳定性 (残余线变化率 ) 定义 ：表示耐火材料在高温下长期使用时，其外形及体积保持稳定，不发生变化（不可逆的收缩或膨胀）的性质。 通常用重烧线变化或重烧体积变化率表示： 式中： V0 ,V1—分别表示重烧前后试样的体积； L0 ,L1—分别表示重烧前后试样的长度。 重烧线变化（体积变化）的原因：烧成制品在高温煅烧时由于各种原因，其物理化学反应往往未达到平衡状态,在使用过程中，再经受高温作用，这些变化还会继续进行。 烧成过程中由于窑炉温度分布不均、时间不足、颗粒过大等原因，不可避免地存在欠烧现象，这些烧结不充分的制品中，其间的物理化学反应进行得也不充分。因此制品在使用过程中受到高温长期作用时，一些物理化学变化会继续进行并伴随有不可逆的体积变化。 对不烧耐火制品，物理化学反应均在使用过程中进行，不可避免地伴随着不可逆的体积变化。 重烧表现为：高密度 低密度 膨胀 低密度 高密度 收缩 这些不可逆的体积变化称为残余膨胀或残余收缩，也称重烧膨胀或收缩。 意义：重烧线（体积）变化的大小表征了耐火制品的高温体积稳定性，是一项重要的使用性质；由此可以判断生产工艺的合理性，如烧结是否充分。 测定：试样在高于使用温度100 ℃以上，保温2-3小时，测其体积变化，一般不超过0