Điện trở sốc nhiệt đề cập đến khả năng của vật liệu chịu lửa để chống lại thiệt hại do thay đổi nhanh chóng về nhiệt độ. Nó đã được gọi là ổn định sốc nhiệt, điện trở sốc nhiệt, khả năng chống lại sự thay đổi nhanh chóng về nhiệt độ, khả năng chống lạnh và nhiệt nhanh.
Xác định điện trở sốc nhiệt Theo các yêu cầu và loại sản phẩm khác nhau phải được xác định theo các phương pháp thử nghiệm tương ứng, các phương pháp thử nghiệm chính là: tiêu chuẩn luyện kim màu YB/T 376. Điện trở sốc nhiệt của các sản phẩm chịu lửa (phương pháp làm mát nhanh không khí), tiêu chuẩn kim loại màu YB/T 376. 3-2004 Phương pháp thử nghiệm cho điện trở sốc nhiệt của các sản phẩm chịu lửa Phần 3
Điện trở sốc nhiệt của vật liệu đúc chịu lửa (phương pháp làm mát nhanh của luồng không khí nén), tiêu chuẩn luyện kim màu YB/T 2206. Phương pháp kiểm tra điện trở sốc nhiệt đúc (phương pháp làm mát nhanh nước).
Các tính chất cơ học và nhiệt của vật liệu, chẳng hạn như cường độ, năng lượng gãy, mô đun đàn hồi, hệ số giãn nở tuyến tính, độ dẫn nhiệt, v.v., là các yếu tố chính ảnh hưởng đến khả năng chống sốc nhiệt của nó. Nói chung, hệ số mở rộng tuyến tính của vật liệu chịu lửa càng nhỏ thì điện trở sốc nhiệt càng tốt; Độ dẫn nhiệt càng cao (hoặc hệ số khuếch tán nhiệt) của vật liệu, điện trở sốc nhiệt càng tốt. Ngoài ra, thành phần của các hạt chịu lửa, mật độ, độ xốp của microfine, sự phân bố của lỗ chân lông, hình dạng của sản phẩm, v.v. có tác động đến khả năng chống sốc nhiệt của nó. Sự hiện diện của một số lượng nhất định của các cracks và lỗ chân lông trong vật liệu là thuận lợi cho khả năng chống sốc nhiệt của nó; Kích thước lớn và cấu trúc phức tạp của sản phẩm sẽ dẫn đến sự phân bố nhiệt độ không đồng đều nghiêm trọng và nồng độ ứng suất trong sản phẩm, điều này sẽ làm giảm khả năng chống sốc nhiệt.
Một số nghiên cứu đã chỉ ra rằng độ ổn định sốc nhiệt của vật liệu chịu lửa có thể được cải thiện bằng cách ngăn chặn sự mở rộng vết nứt, tiêu thụ công suất giãn nở vết nứt, làm tăng năng lượng bề mặt gãy của vật liệu, giảm hệ số giãn nở tuyến tính và tăng độ dẻo. Các biện pháp kỹ thuật cụ thể là:
(1) Độ xốp thích hợp
Ngoài sự tồn tại của lỗ chân lông, còn có một lượng khe nứt nhất định giữa các hạt xương bên trong và pha liên kết của vật liệu chịu lửa. Vật liệu chịu lửa trong quá trình gãy, lỗ chân lông và vết nứt bên trong có thể đóng một vai trò nhất định trong việc ngăn ngừa và ức chế các vết nứt mở rộng gãy xương. Chẳng hạn như điều kiện sốc nhiệt nhiệt độ cao được sử dụng trong vật liệu chịu lửa, trong quá trình dịch vụ, các vết nứt bề mặt không gây ra gãy thảm khốc của vật liệu, nguyên nhân gây ra thiệt hại của nó chủ yếu là do ứng suất nhiệt bên trong gây ra bởi cấu trúc của sự phát ra. Khi độ xốp bên trong của vật liệu lớn, nó sẽ rút ngắn chiều dài của các vết nứt gây ra bởi ứng suất nhiệt và tăng số lượng vết nứt. Ngắn và nhiều vết nứt xuyên qua nhau để tạo thành cấu trúc lưới, làm tăng năng lượng gãy cần thiết khi vật liệu bị vỡ và có thể cải thiện hiệu quả sự ổn định của sốc nhiệt của vật liệu. Người ta thường chấp nhận rằng khi độ xốp của vật liệu chịu lửa được điều khiển ở mức 13%-20%, nó có độ ổn định sốc nhiệt tốt hơn.
(2) Kiểm soát sự phân cấp hạt của nguyên liệu thô, kích thước và hình dạng quan trọng của hạt
Các nghiên cứu có liên quan cho thấy năng lượng bề mặt gây ra bởi gãy vật liệu và bình phương của kích thước hạt trong hệ thống tỷ lệ tích cực. Do đó, thông qua việc giới thiệu các hạt tổng hợp lớn trong hệ thống vật liệu, do đó các vết nứt trong vùng lân cận của tay lái tổng hợp lớn, do đó cải thiện các đặc tính nứt giữa các tế bào, bạn có thể đạt được mục đích cải thiện độ ổn định sốc nhiệt của vật liệu chịu lửa. Nói chung, mô đun đàn hồi của tập hợp trong vật liệu chịu lửa lớn hơn đáng kể so với ma trận và sự khác biệt này trong mô đun đàn hồi cho phép các cốt liệu hạt lớn làm chậm sự mở rộng của các vết nứt ban đầu trong vật liệu. Sự khác biệt trong mô đun đàn hồi càng lớn, vai trò của cốt liệu càng rõ ràng trong việc trì hoãn việc mở rộng các vết nứt. Đồng thời, hình dạng của cốt liệu cũng là một yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến sự ổn định sốc nhiệt của vật liệu chịu lửa. Chẳng hạn như trong hệ thống vật liệu để thêm lượng que hoặc tổng hợp phù hợp có thể cải thiện độ ổn định sốc nhiệt của các sản phẩm chịu lửa.
(3) Kết hợp giao diện hợp lý
Do các vật liệu chịu lửa trong các đặc tính tổng hợp và ma trận (như mật độ, hệ số giãn nở nhiệt, v.v.) nói chung là một sự khác biệt lớn giữa hai giao diện kết hợp đối với việc mở rộng các vết nứt sốc nhiệt, lái và tác động đáng kể khác. Thông qua việc lựa chọn và xử lý tiền tổng hợp và các biện pháp kỹ thuật khác, sự hình thành giao diện liên kết phù hợp giữa tổng hợp và ma trận, sự hình thành quá trình khử hóa, kéo ra hạt, cắt vi mô và các cơ chế tiêu tốn năng lượng khác, có thể ức chế sự mở rộng của các vết nứt giảm nhiệt, do đó.
(4) Giới thiệu hoặc tạo các pha vật liệu với các hệ số nhỏ của sự mở rộng tuyến tính
Bằng cách giới thiệu một lượng vật liệu thích hợp với sự giãn nở nhiệt thấp vào ma trận, sự không phù hợp mở rộng nhiệt trong vật liệu là do, do đó tạo ra các vicrocrack trong quá trình bắn chịu lửa và cản trở sự mở rộng của các vết nứt sốc nhiệt. Tuy nhiên, quá nhiều của các vicrocracks trên sẽ gây ra sự kết hợp của các vicrocracks và giảm các tính chất cơ học của mẫu vật. Do đó, việc bổ sung các vật liệu giãn nở nhiệt thấp nên được kiểm soát nghiêm ngặt để có được các sản phẩm chịu lửa với tính ổn định của sốc nhiệt cân bằng hơn và tính chất cơ học.
.
Thông qua sự không phù hợp về nhiệt của các pha trong hệ thống vật liệu, một hệ thống phá hủy không có nhiều vùng được tạo ra trong vật liệu chịu lửa và một hành vi gãy phi tuyến tính phức tạp xảy ra, do đó cải thiện sự ổn định của sốc nhiệt của các sản phẩm chịu lửa.
(6) Thêm và phân tán đồng đều hoặc vật liệu sợi
Thông qua việc giới thiệu các sợi, râu ria hoặc hình thành râu, v.v., và để đảm bảo rằng nó được phân tán đồng đều trong các sản phẩm, chẳng hạn như việc bổ sung các sợi thép trong vật liệu đúc, v.v.
(7) Thêm thành phần dẻo hoặc nhớt
Bằng cách thêm nhựa, các thành phần nhớt trong hệ thống chịu lửa hoặc tạo ra các sản phẩm trong quá trình nung để tạo thành một pha chất lỏng độ nhớt cao, sử dụng biến dạng dẻo của chúng, hấp thụ sự giải phóng năng lượng biến dạng đàn hồi, do đó cải thiện độ bền của các sản phẩm chịu lửa. Ví dụ, các vật liệu chịu lửa Zircon - Zirconia trong quá trình nung, thông qua sự phân hủy của zircon để tạo thành ZRO2 và SiO2 pha chất lỏng độ nhớt cao, cải thiện đáng kể độ bền của vật liệu chịu lửa.
Từ tiến trình nghiên cứu trên của các vật liệu dựa trên mullite và tổng quan nghiên cứu về sự ổn định sốc nhiệt của vật liệu chịu lửa, có thể thấy rằng, hiện tại, cách kỹ thuật chính để cải thiện độ ổn định sốc nhiệt của vật liệu chịu lửa dựa trên mullite là thêm SIC và ZRO2, v.v.