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圖1為4種耐火磚磨損量與試驗(yàn)溫度的關(guān)系曲線。從圖1中可以看出:高鋁磚、剛玉磚和黏土結(jié)合碳化硅磚3種氧化物(或氧化物結(jié)合)耐火材料的高溫磨損量曲線有一個(gè)共同特征:在一定溫度范圍內(nèi),磨損量變化不大;但溫度超過某值,磨損量大幅度降低。其原因可能為,隨溫度的升高,耐火磚內(nèi)部結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生由彈性到塑性的轉(zhuǎn)變:材料處于彈性溫度段時(shí),隨溫度的升高,材料組織結(jié)構(gòu)無變化,因此磨損量的變化也不大;材料處于塑性溫度段時(shí)(如高鋁磚的塑性階段為800～1200℃),材料內(nèi)部少量低熔點(diǎn)礦物熔化(或玻璃相軟化)變形導(dǎo)致材料產(chǎn)生塑性,高溫條件下該塑性對(duì)磨損介質(zhì)的沖擊有一定的緩沖作用,材料的塑性變形吸收磨損介質(zhì)的沖擊動(dòng)能,阻礙裂紋的產(chǎn)生和擴(kuò)展,所以磨損量明顯降低。對(duì)于高鋁磚,隨試驗(yàn)溫度升高,材料塑性變形程度增加,材料磨損量下降幅度增加。

雖然耐火磚隨溫度的升高內(nèi)部結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生由彈性到塑性的轉(zhuǎn)變,但由于材質(zhì)或結(jié)合相的差異,材料出現(xiàn)塑性的溫度不同,因此,對(duì)應(yīng)的材料磨損量開始大幅度降低的溫度點(diǎn)也不相同。從圖1可以看出,剛玉磚磨損量開始降低的溫度點(diǎn)為1000℃,而高鋁磚在800℃,因?yàn)楦咪X磚的雜質(zhì)含量較高,會(huì)在較低溫度產(chǎn)生液相,使材料處于塑性狀態(tài),磨損量開始大幅度降低。同樣原因黏土結(jié)合碳化硅磚磨損量開始大幅度下降的溫度點(diǎn)約在600℃。
非氧化物材料氮化硅結(jié)合碳化硅磚的高溫磨損量曲線具有另一特征,在整個(gè)試驗(yàn)溫度范圍其磨損量幾乎沒有變化,其磨損量-溫度曲線接近水平直線。氮化硅結(jié)合碳化硅材料所用原料純度較高,終生成的氮化硅將堅(jiān)硬的碳化硅結(jié)合起來,形成致密的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。由于氮化硅和碳化硅均為共價(jià)鍵極強(qiáng)的化合物,在高溫狀態(tài)下仍保持較高的鍵合能力,材料不含低熔點(diǎn)物相,在試驗(yàn)溫度范圍內(nèi),氮化硅結(jié)合碳化硅磚仍處于彈性溫度范圍,所以磨損量隨溫度的升高幾乎沒有變化。在1000℃以上,磚的磨損量稍有降低,是氧化氣氛下試樣表面被氧化生成氧化硅薄膜造成增重對(duì)磨損量計(jì)算產(chǎn)生影響的結(jié)果。
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