Лекции 5-6

– введение в состав материала металлов, способствующих повышению пластичности (например, керметы);

– создание материалов со слоистой структуры.

Методы определения термостойкости сводятся к определению числа теплосмен или величины перепада температур, приводящей к разрушению (потере прочности). Для огнеупоров применяется стандартный метод, предусматривающий нагрев торца образца в виде кирпича до 850–1300 ºС с выдержкой в течение 10 мин и последующим охлаждением в холодной воде. Мерой оценки является число перенесенных теплосмен до потери 20 % массы за счет скалывающихся частей.

Термостойкость стекла определяют при нагреве и охлаждении образцов по градиенту температуры, вызывающему разрушение.

Для глазурованных керамических изделий – по количеству теплосмен, перенесенных изделиями до появления трещин на поверхности глазури либо по величине перепада температур, приводящего к цеку (нитевидные трещины).

Возникновение термомеханических напряжений может быть обусловлено двумя условиями: действием постоянной нагрузки и повышенной температуры; действием переменной нагрузки и повышенной температуры.

Появление термомеханического напряжения при действии постоянной нагрузки – это обычное условие эксплуатации огнеупоров.

Наиболее важное механическое свойство таких материалов – сопротивление деформации во времени, которое называется крип или ползучесть. Эксперименты, проводимые при высоких температурах и действии нагрузки, позволили построить кривые деформации материала во времени (рис. 53).

П

Рис. 53. Кривая деформации материала во времени при действии температуры

осле первоначального упругого удлинения образца (область l_y) наступает период, в ходе которого скорость течения (ползучести) падает. Этот этап носит название первичный крип. За ним следует период более длительный, в котором сохраняется постоянной скорость течения и размеры образца – вторичный крип. Третий период соответствует росту скорости деформации, соответствующему плавлению образца.

Явление крипа обусловлено, главным образом, одновременным действием различных механизмов движения дислокации, а также миграцией вакансий под действием постоянной нагрузки.

Примером действия переменной нагрузки может служить кладка огнеупоров в печном агрегате, выполненная неправильно, без устройства «температурных швов» – пространства между кирпичами, позволяющего им расширяться в процессе нагревания.

Рассмотрим конкретный пример, когда стена туннельной печи сложена из огнеупорного кирпича таким образом, что огнеупор не имеет возможности расширяться. Огнеупор имеет следующие характеристики: σ_пр = 50 МПа; Е = 75000 МПа; α = 610^-6 К^-1.

Тогда максимальный градиент температур, который может перенести изделие будет равен:

При подъеме температуры в кладке развивается перепад температур и при отсутствии температурных швов при достижении расчетного перепада температур (111ºС) начинается разрушение отдельных кирпичей кладки печи.

100