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耐火材料的宏观结构与气孔

【摘要】:
普通耐火材料在常温下时由固相和气孔构成的非均质体

  普通耐火材料在常温下时由固相和气孔构成的非均质体。在耐火材料中,这些固相和气孔的空间限度一般在10的-6次方~10的-4次方cm以上,用肉眼或借普通光学显微镜可观察、分辨其形状和分布。对耐火材料中的这些量级的结构常称之为宏观结构。在耐火材料中这种量级结构上的不同,可导致材料的许多物理和使用性质的显著差别。特别是这种量级的气孔的容积、形状、大小和分布等特征,对耐火材料的许多性质更具有重要的意义。因此,对耐火材料的宏观结构必须予以充分重视。

  耐火材料中气孔存在的形态大致可分为三类:封闭在制品中不与外界相通的闭口气孔;一端封闭另一端与外界相通的开口气孔;两端与外界相贯通的贯通气孔。

  耐火材料中气孔的存在,标志其密度和有效断面降低,导致其力学及热学性质也随之变化。耐火材料在服役中承受热重负荷和抵抗热震、侵浊的性能也收到显著影响。

  贯通气孔易于通过流体,从而使侵浊性流体易渗入制品内部,侵浊加激。耐火材料开口气孔能为流体侵入,但当流体侵入时,孔内气体被压缩,使流体的侵入收到抑制,故侵浊危害较贯通气孔为轻。封闭气孔不受外部气液侵入,侵浊危害小。耐火材料有时还可能使导热性降低,并有利于耐热震作用。

  气孔即可分布于耐火材料晶体的晶格、晶粒和大颗粒内部,又可分布于基质中,还可存在于晶粒或大颗粒间以及与基质界面之间。

  晶内或大颗粒内的气孔除对材料的密度、力学和热学性质有影响以外,若耐火材料基质较多和基质高温性能较低,在使用时仅对体积稳定性和耐热震性可能有一定影响,对侵浊影响不显著。晶界或晶粒与基质间的气孔,耐火材料对材料抵抗热重负荷下的蠕变和侵浊有重要危害,但却可能有利于其耐热震性。基质内的气孔有利于流体的迁移,对渣实危害甚著。

  在耐火材料中对其技术有明显影响的气孔,依其直径大体上可分为:在1mm以上的粗大孔洞与裂纹;25um以上的粗毛细孔和0.1~25um之间的细毛细孔。气孔的大小对材料性质的影响是不同的。