晶体热膨胀系数各向异性与耐火材料热震稳定性的关系研究

It is generally considered that important reason about excellent thermal shock resistance of andalusite material is presence of stable mullite structure and rich silica liquid. From the point of microcrack toughening, it is possible that microcrack induced by anisotropic bihaviour of andalusite is the reason for excellent thermal shock resistance. But studies of this aspect still very few in academe. .This work is the first systematic study concerning the effect of anisotropic bihaviour on formation of microcrack and thermal shock resistance of material. This project investigates the influence of analusite grain size and amount on dimension, thickness and distribution of macrocrack, and the influence of thermal history of andalusite brick on andalusite anisotropic and the dimension, thickness and distribution of macrocrack. This project tries probe the mechanism of the effect of andalusite grain size, amount and thermal history on thermal shock resistance, and then investigates the effect of andalusite anisotropic on thermal shock resistance. The expected achievements of this project will not only enrich the setting mechanism theory of thermal shock resistance of refractory, but provide theoretical and technological guideline for increasing thermal shock resistance of andalusite refractories.

一般认为红柱石材料抗热震性优良的主要原因是稳固的莫来石晶体结构和富氧化硅高温液相的存在。从微裂纹增韧的角度出发，红柱石晶体热膨胀各向异性诱发微裂纹有可能是红柱石材料热震稳定性优良的重要原因。但尚未见从红柱石晶体热膨胀系数各向异性的角度来研究红柱石对耐火材料热震稳定性的影响，有关这方面的研究在国内外还是空白。.本工作首次系统研究红柱石砖中红柱石晶体热膨胀各向异性对微裂纹生成和材料热震稳定性的影响，探索制品中微裂纹尺寸、密度及分布与红柱石晶体的粒度、数量的关系，考察红柱石砖的热历史对红柱石晶体热膨胀系数各向异性及制品中微裂纹尺寸、密度及分布的影响，探寻红柱石晶体的粒度、数量和热历史影响制品热震稳定性的机制，弄清红柱石晶体各向异性影响热震稳定性的机理，丰富耐火材料抗热震理论，为提高含红柱石耐火材料热震稳定性提供理论依据和工艺途径。

Al2O3-SiO2 系耐火材料目前被广泛应用于窑具和热风炉等热震条件恶劣的场合，这些材料使用寿命不是很长的关键问题是其热震稳定性的不足。 从微裂纹增韧的角度出发，红柱石晶体热膨胀各向异性诱发微裂纹是红柱石材料热震稳定性优良的重要原因。本项目研究工作首次系统研究红柱石砖中红柱石晶体热膨胀各向异性对微裂纹生成和材料热震稳定性的影响，探索制品中微裂纹尺寸、密度及分布与红柱石晶体的粒度、数量的关系，考察红柱石砖的热历史对红柱石晶体热膨胀系数各向异性及制品中微裂纹尺寸、密度及分布的影响，探寻红柱石晶体的粒度、数量和热历史影响制品热震稳定性的机制。.项目研究结果表明，红柱石材料优异的热震稳定性与其热膨胀系数各向异性诱发的微裂纹网络有关。红柱石骨料与材料基质间存在的微裂纹，与红柱石晶体轴向的方向性相关。红柱石晶体的粒径越大，其各向异性对周边环境的作用也就越大，产生的热应力越大，诱发的微裂纹尺寸也就越大，材料抗热震性增强。红柱石颗粒的莫来石化程度对耐火材料热震稳定性的产生影响，其莫来石化程度增大，材料抗热震性降低。热历史使材料的微裂纹变化不大，该热历史对红柱石基材料高温性能影响较小。实验表明含红柱石材料的抗热震性与其高温抗折之间的关系呈正比关系，材料的抗热震性与其抗蠕变性也呈正比关系。