[發明專利]一種耐火材料熱震穩定性能的測試方法

在審

• 申請號: 201310032764.4
• 申請日: 2013-01-28
• 公開（公告）號: CN103969279A
• 公開（公告）日: 2014-08-06
• 發明（設計）人: 曾魯舉
• 申請（專利權）人: 宜興市耐火材料有限公司;華東瑞泰科技有限公司
• 主分類號: G01N25/00
• 分類號: G01N25/00;G01N3/00
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司 32218
• 代理人: 徐冬濤

技術領域

本發明涉及耐火材料領域，具體是一種耐火材料熱震穩定性能的測試方法，尤其涉及一種無機非金屬耐火材料熱震穩定性能的測試方法。

背景技術

耐火材料作為在高溫下使用的一種制作材料，在其使用過程中除了要承受高溫作用外，還要抵抗溫度的急變對它的破壞，而材料抵抗溫度急劇變化而不損壞的能力稱為耐火材料的熱震穩定性能。熱震損壞是耐火材料兩大主要損毀原因之一，其性能對耐火材料的使用至關重要。

耐火材料的熱應力主要來源于兩方面，一方面，由于耐火材料在加熱和冷卻過程中自耐火材料的表面至內部存在溫度梯度，該溫度梯度在材料內產生熱應力導致的；另一方面，由于耐火材料組成和顯微結構不均勻性產生的熱應力。耐火材料的熱應力損壞存在三種情況：一種是由于溫度急變產生的熱應力大于其強度而一次性破壞；另一種是在反復加熱冷卻的情況下，熱應力使材料內的裂紋不斷擴展最終導致破壞；第三種是即使在沒有溫度變化的情況下，耐火材料內部可能存在溫度梯度，在高溫和溫度梯度的長期作用下，裂紋擴展導致破壞。

耐火材料的熱震穩定性能表征了材料抵抗熱應力破壞的能力，因此，測定和表征材料的熱震穩定性能對耐火材料的設計、生產和使用具有重要的意義。目前測定耐火材料熱震穩定性能的方法主要由以下幾種：一.水急冷法：YB/T376.1-1995耐火制品抗熱性震性試驗方法（水急冷法），YB/T2206.2-1998耐火澆注料抗熱震性試驗方法（水急冷法）；二.空氣急冷法：YB/T376.2-1995耐火制品抗熱性震性試驗方法（壓縮空氣急冷法），YB/T2206.1-1998耐火澆注料抗熱震性試驗方法（壓縮空氣急冷法）；三.熔鋼加熱法，將耐火材料反復插取入熔鋼中進行加熱-冷卻過程等等。

目前常用的這些測試方法，均需要高溫加熱設備來提供一個熱震環境，同時需要固定的實驗環境，因此，及需要消耗大量的能源，又要受實驗條件的限制。

發明內容

本發明提供了一種耐火材料熱震穩定性能的測試方法，利用鋁熱反應原理，進行不需要高溫加熱設備來提供熱震環境，而利用鋁熱反應這一放熱反應來達到升溫的需要，既節約實驗設備用節約能源，還具有環境條件限制少等優點。

本發明的技術方案是：

本發明的原理：利用鋁熱反應，采用金屬鋁粉和氧化鐵粉的混合物，采用鎂條為引燃劑，氯酸鉀為氧化劑。其反應方程式：

該反應為放熱反應，再通過點燃鎂條，氯酸鉀為氧化劑，以保證鎂條的繼續燃燒，同時放出足夠的熱量引發氧化鐵和鋁粉的反應。由于該反應放出大量的熱，只要反應已經引發，就可劇烈進行，放出的熱使生成的鐵熔化為液態，會產生一定量的900～1500℃的金屬熔體，以此來提供和模擬高溫使用環境。

本發明的技術方案：

一種耐火材料熱震穩定性能的測試方法，其包括如下步驟：

步驟一：準備試樣，將要測試的試樣制備成坩堝狀，其內腔為圓孔，直徑尺寸為30～80mm，外壁厚度為內孔直徑的0.5～1.5倍，內腔深度為直徑的2～10倍；

步驟二：準備燃料粉，金屬鋁粉（80～320目），氧化鐵粉（80～320目），鎂條，氯酸鉀，沙粒；

步驟三：將金屬鋁粉和鐵紅粉按一定比例混合均勻，其質量比為1:2.5～3.5（以1:3為宜），將混合好的粉料裝入試樣內腔，其裝入量為內腔深度的1/2～1，然后在上面加入適量的氯酸鉀，選取適當長度的金屬鎂條插入，將準備好的試樣放入沙粒中；

步驟四：點燃鎂條，等待反應進行完全，進行自然冷卻，觀察冷卻后的試樣表面及內部，記錄開裂情況、裂紋數量、寬度等信息，以此作為評價其熱震穩定性能的依據；

步驟五：根據記錄的信息進行初步評價，裂紋的數量越多、寬度越深、開裂越嚴重，材料的熱震穩定性能越差，如試驗后無裂紋產生，則可進行檢測試樣的殘余強度，以殘余強度保持率K來評價，其中P0為材料實驗前測試的抗折強度，P1為材料實驗后測試的抗折強度，K越大，材料的熱震穩定性能就越好。K=P_1/P_0×100%

其中，利用裂紋來表征材料的熱震穩定性能時，首先對裂紋進行統計，裂紋的寬度分為三個等級，A：≥0.5mm，B：0.2～0.5mm，C：≤0.2mm；其次，依次對比不同等級的裂紋程度，A＞B＞C，即先比對A級裂紋，如果A級裂紋相同，則比對B級裂紋，如果B級相同，則以C級裂紋為評判依據；抗折強度的測量，采用三點彎曲法進行，具體依據GB/T3001-2000定型耐火制品常溫抗折強度試驗方法。