熱衝撃耐性とは、温度の急速な変化によって引き起こされる損傷に抵抗する耐衝撃性材料の能力を指します。熱衝撃安定性、熱衝撃耐性、温度の急速な変化に対する耐性、急速な寒さと熱に対する耐性と呼ばれています。
さまざまな要件と製品タイプに従って熱衝撃耐性の決定は、対応するテスト方法に従って決定する必要があります。主なテスト方法は次のとおりです。耐火物製品の熱衝撃耐性(空気迅速な冷却方法)の場合、鉄冶金標準YB/T 376。3-2004耐火性生成物の熱衝撃耐性のためのテスト方法パート3:水速度冷却方法 - 鉄冶金標準YB/T 2206。{10}}テスト方法
耐火性鋳造可能な材料の熱衝撃耐性(圧縮空気流量の迅速な冷却方法)、鉄冶金標準YB/T 2206。 2206。2-1998耐火物熱衝撃耐性試験法(水速度冷却法)。
強度、骨折エネルギー、弾力性弾性率、線形膨張係数、熱伝導率などの材料の機械的および熱特性は、その熱衝撃耐性に影響を与える主な要因です。一般的に言えば、耐火物の線形膨張係数が小さいほど、熱衝撃耐性が良くなります。材料の熱伝導率(または熱拡散係数)が高いほど、熱衝撃耐性が良くなります。さらに、難治性粒子の組成、密度、マイクロファインの多孔性、細孔の分布、製品の形状などは、熱ショックに対する耐性に影響を与えます。材料に特定の数のマイクロクラックと毛穴が存在することは、その熱衝撃耐性に有利です。製品の大きなサイズと複雑な構造は、製品内の深刻な不均一な温度分布とストレス濃度につながり、熱衝撃耐性を低下させます。
いくつかの研究では、亀裂の膨張を防ぎ、亀裂膨張力を消費し、材料の破壊表面エネルギーを増加させ、線形膨張係数を減らし、可塑性を増加させることにより、耐衝撃性材料の熱衝撃安定性を改善できることが示されています。具体的な技術的手段は次のとおりです。
(1)適切な多孔性
毛穴の存在に加えて、内部骨粒と耐火物の結合相の間には、ある程度の亀裂があります。骨折プロセスにおける耐衝撃性材料、内部細孔と亀裂は、骨折の延長亀裂を予防および阻害する上で特定の役割を果たすことができます。耐火物材料で使用される高温の熱衝撃条件、サービスプロセスでは、表面亀裂は材料の壊滅的な骨折を引き起こさないように、その損傷の原因は、主にスパリングの構造によって引き起こされる内部熱応力によって引き起こされます。材料の内部多孔性が大きいと、熱応力によって引き起こされる亀裂の長さが短くなり、亀裂の数が増加します。短くて多くの亀裂が互いに交差してメッシュ構造を形成し、材料が壊れたときに必要な破壊エネルギーを増加させ、材料の熱ショック安定性を効果的に改善できます。一般に、難治性材料の多孔度が13%-20%で制御されると、熱衝撃安定性が向上することが一般に受け入れられています。
(2)原材料の粒子格付け、粒子の臨界サイズ、形状を制御する
関連する研究は、材料骨折とシステム内の粒子サイズの正方形によって引き起こされる表面エネルギーが正の比例であることを示しています。したがって、材料システムに凝集体の大きな粒子を導入することで、大きな骨材のステアリングの近くの亀裂が、それにより粒間亀裂特性を改善するようにすることで、難治性材料の熱衝撃安定性を改善する目的を達成できます。一般的に言えば、耐火物材料の凝集体の弾性率はマトリックスのそれよりも大幅に大きく、この弾性率のこの違いにより、材料の元の亀裂の拡大を遅らせることができます。弾性率の違いが大きいほど、亀裂の膨張を遅らせる上での骨材の役割が明らかになります。同時に、骨材の形状は、難治性材料の熱衝撃安定性に影響を与える重要な要因でもあります。適切な量のロッドまたはフレーク凝集体を追加する材料システムなど、耐火物製品の熱ショック安定性を改善することができます。
(3)合理的なインターフェイスの組み合わせ
骨材とマトリックスの特性(密度、熱膨張係数など)の耐火物により、一般に、熱衝撃亀裂、ステアリング、その他の重要な影響の膨張に関する2つの組み合わせインターフェイスの間に大きな違いがあります。凝集体およびその他の技術的尺度の選択と前処理、凝集体とマトリックスの間の適切な結合界面の形成、解重合、粒子の引き抜き、マイクロクラッキング、その他のエネルギー消費メカニズムの形成により、耐熱性材料の拡大を阻害する可能性があります。
(4)線形膨張の小さな係数で材料相の導入または生成
マトリックスへの熱膨張が低い適切な量の材料を導入することにより、材料内の熱膨張の不一致が発生し、耐火物の発火プロセスでマイクロクラックを生成し、熱衝撃亀裂の膨張を妨げます。ただし、上記のマイクロクラックの多くは、マイクロクラックの凝集を引き起こし、標本の機械的特性を減らします。したがって、低熱膨張材料の添加は、よりバランスのとれた熱衝撃安定性と機械的特性を備えた耐火物製品を取得するために厳密に制御する必要があります。
(5)特定の材料相(例えば、四角形Zro2)を導入または生成して、亀裂先端で相転移を受けるようにエネルギー吸収メカニズムを形成する。
材料システムの相の熱不一致により、耐火物材料内で非触媒的破壊的なシステムが生成され、複雑な非線形骨折挙動が発生し、耐火物の熱衝撃安定性が向上します。
(6)繊維または繊維状材料を追加および分散させる
繊維、ひげ、またはin situ形成のウィスカーなどの導入を通じて、および鋳造材料に鋼繊維を添加するなど、製品に均一に分散するようにすることで、耐火物の骨折に必要なエネルギーを増加させ、材料を改善するために顕著な非線形特性をもたらします。
(7)可塑性または粘性成分を追加します
耐火システムに粘性成分を添加するか、石灰化プロセスで生成物を製造して高粘度液相を形成し、プラスチック変形の使用、弾性ひずみエネルギーの放出を吸収し、それにより難治性製品の靭性を改善します。たとえば、ジルコン - ジルコンの分解を通じて、ZRO2および高粘度液相SIO2を形成するジルコン - 焼成プロセスにおける抵抗性材料は、難治性材料の靭性を大幅に改善します。
上記の研究の進行から、ムライトベースの材料の進行と、耐衝撃性材料の熱ショック安定性の研究の概要から、現在、ムライトベースの耐火物材料の熱衝撃安定性を改善する主な技術的な方法は、SICとZRO2などを追加して、材料の微小造影と位相の変換を通じて材料の硬さを改善することであることがわかります。

