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影響耐火材料高溫蠕變的因素
影響高溫蠕變的因素有:材料的使用條件(如溫度、荷重、時間、氣氛性質等)和材料材質與組織結構(如化學礦物組成,宏觀、顯微的組織結構)。
1)溫度、荷重、時間等對蠕變的影響
溫度越高、荷重越大,曲線的傾斜度也越大,曲線的形狀自右下向左上方變化,如箭頭指向。
① 材質和溫度一定時,荷重對蠕變速率的影響為:
式中:k是常數;σ是荷重;n是指數,取值0.5 ~ 0.22。
② 材料材質、溫度及荷重一定時,時間對蠕變率ε的影響可以表示為:
ε=ct0.44~0.48≈
式中:c為包括材質、溫度及荷重等因素的常數;t是時間。
該式是由鋁硅系制品的測定導出的,對鎂質制品的測定也獲得了相似的關系式,因此一般認為耐火材料的蠕變率與時間的平方根成正比。
2)材料材質與組織結構對蠕變的影響
① 結晶相、玻璃相和氣孔對蠕變率的影響順序:
按照結晶相→玻璃相→氣孔這個順序對蠕變率的影響依次增大。
② 玻璃相和結晶相對蠕變率ε的影響:
I、玻璃相、結晶相的相對含量與分布對蠕變率的影響:
玻璃相與結晶相的相對含量:當溫度升高時玻璃液相的含量相對增多(結晶相的含量相對減少)、粘度降低,制品的塑性提高,玻璃相的這種變化使制品的蠕變率增大;
玻璃相和結晶相的分布(相對于玻璃液相對結晶相的潤濕程度和顯微結構)情況:若玻璃液相完全潤濕晶相顆粒,玻璃液相侵入晶界處將晶粒包裹、液相形成連續(xù)相結構(即,基質為玻璃相的基質膠結型顯微結構),提高了制品的塑性,在較低溫度下極易產生較大的蠕變;若玻璃液相不潤濕晶相顆粒,則在晶界處形成晶粒與晶粒直接結合結構,制品的塑性,因此蠕變率小、具有較好的抗蠕變能力。
II、結晶相對蠕變率的影響:材料中的晶粒愈小,其蠕變率愈大;多晶材料比單晶材料的蠕變率高。其原因是晶粒間的界面比例增大、易沿晶界處產生滑動而使制品的塑性提高所致。
③ 宏觀組織結構對蠕變的影響:由于制品中氣孔的存在,減少了抵抗蠕變的有效成分;材料中的氣孔率愈高,蠕變率愈大。