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      鋯鋁質耐火材料的抗熱震性能特點分析
      發布時間:2018-07-18

      Al2O3試樣初始強度較高($t=0),一旦接近臨界溫差后強度迅速下降。添加納米氧化鋯(VK-R80,80納米)后試樣的初始強度雖有所下降,但臨界溫差隨添加量同步增加,且熱震強度下降幅度也明顯減小。Ze試樣與Al2O3試樣熱震曲線形狀相似,但超過200e后試樣強度下降幅度明顯。Zw試樣的強度隨納米氧化鋯含量的增加而降低,但熱震溫差和強度下降幅度卻得到明顯改善,如Zw15試樣強度在0-900e范圍幾乎未改變,表明該材料具有十分優越的熱穩定性。上述實驗結果和現象可解釋如下:添加無穩定劑摻雜的納米氧化鋯(VK-R80,80納米)(及單斜相氧化鋯)后在燒結冷卻階段由于相變應力和鋯鋁兩相之間的殘余應力共同作用,造成大量微裂紋的存在,對韌性改善有利,但微裂紋之間相互連接并貫穿導致強度下降。

        納米氧化鋯能有效地增加裂紋長度和裂紋數目,使得臨界溫差增加,并大幅度緩和殘余強度的衰減,為進一步定量描述鋁鋯質材料的熱震行為,通過函數構造法建立復相材料熱震普適方程,并進行曲面擬合與等值線分布。Ze系材料等強度曲線顯示了在100-300e范圍內曲線分布密集,表明該處材料強度衰減迅速。而Zw系材料熱震行為則有所不同,表現為一種環形漸高臺階曲面,反映溫差隨納米氧化鋯(VK-R80)含量的增加而迅速提高,一旦納米氧化鋯含量超過10%,溫度在0-900e內對強度影響不大。

        根據陶瓷材料的裂紋擴展長度與溫差之間的關系,理論上通過測量裂紋長度計算出臨界溫差,但實驗中難以進行。通過數據擬合和熱震曲面可測量出$tC。通過抗熱震損傷因子Rd來計算裂紋長度,結果顯示兩組材料隨著納米氧化鋯含量增加,Rd值均增大;而$tC也與Rd幾乎呈比例增加,表明材料抗熱震損傷機理占主導。納米氧化鋯有利于鋯鋁質耐火材料熱震性能的改善。當納米氧化鋯含量達15%,材料在0900e范圍內熱震強度基本維持不變。同時表明引入納米氧化鋯代替傳統氧化鋁中結構微氣孔的方法可以有效改善剛玉質材料的抗熱震性。通過研究開發耐火材料擬合曲面可定量表征材料的熱震行為,較準確地測量出臨界溫差。同時臨界溫差與Rd有直接關系,表明材料抗熱震損傷機理占主導。

       


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