[发明专利]耐火材料韧性的表征方法

说明书

本发明公开了耐火材料韧性的表征方法，步骤一、耐火材料试样的制取；步骤二、耐火材料试样的支点设置：步骤三、标准试样高温抗折强度的计算；步骤四、预切口试样高温抗折强度计算；步骤五、标准试样和预切口试样平均值的计算；步骤六、韧性指数的计算；步骤七、耐火材料试样韧性和抗折强度的判定。这种耐火材料韧性的表征方法通过正常强度检测来对比预加切口对耐火材料断裂行为的影响，从而对耐火材料的韧性加以准确量化和判定，方法简单、易行，且与耐火材料多相非均质体的结构特征相符，可为关于耐火材料强度和韧性的优化提供直接而有效的方法依据。

技术领域

本发明涉及耐火材料的韧性表征技术领域，尤其涉及耐火材料韧性的表征方法。

背景技术

耐火材料属无机非金属材料的一种，通常是由颗粒料形式的耐火骨料和细粉形式的耐火基质以及将二者结合在一起的结合体系三部分构成，在物相组成上为多相非均质体。因此，陶瓷、玻璃、水泥等其他成分和物相单一的无机非金属材料不同，耐火材料这种非均质体的结构特殊性给认识和表征耐火材料性能从而开展实验优化带来了诸多麻烦，因为关于陶瓷、玻璃的成熟的基础性理论较多，而把这些理论直接应用于耐火材料时就会产生一定的不适应性，例如将研究陶瓷的脆性和增韧理论应用于耐火材料时的结果显得波动不定，甚至得出与实际相异的结论。鉴于此，关于耐火材料性能尤其是关键性能的模拟与表征一直以来都是备受重视的研究热点。

耐火材料的韧性是与抗热震性、抗剥落性直接相关的关键性能，从概念上指耐火材料受到使其发生形变的外力时，对折断的抵抗能力，是材料在破裂前所能吸收的能量与体积的比值。传统表征耐火材料韧性的试验方法主要有热态或冷态抗劈裂法和非破坏弯折试验法。劈裂法如图1所示，在一块方形试样上，给予一个预加裂口，然后以楔形压头在预加裂口部分垂直向下逐渐增加压力，最终试样被劈裂开，记录相应的劈裂压应力和位移，以此对比不同试样抗裂纹扩展性的好坏，此载荷越大，则表明材料越不容易因裂纹扩展而断裂，说明韧性好；此载荷越小，说明材料很容易因裂纹扩展而断裂破坏，说明韧性差。非破坏热态弯折实验法是另外一种耐火材料的韧性试验方法，此方法借鉴了传统应力应变检测方法，如图2所示，所用试样一般比抗折和应力应变检测试样长，在试样中部加一低于试样承受极限的稳定载荷，并在一定温度下保持特定时间，冷却之后通过对比不同试样的弯折程度来表征材料韧性的好坏；弯曲越大，说明材料的韧性越好，反之亦然。这种方法操作简单，对比直观。

现有技术中所采用的热态或冷态抗劈裂法和非破坏弯折试验法主要存在的问题是：（1）不管是热态或冷态抗劈裂法或非破坏热态弯折实验法，只能对耐火材料的韧性进行表征，不能同时对耐火材料的破坏强度进行表征；（2）非破坏热态弯折实验法，虽然操作简单、对比直观，但是存在的问题是对折断的抵抗能力不能准确量化，且不能同时表征材料的破坏强度；发明人基于现有技术中的缺陷研发了表征耐火材料韧性的新方法，能够解决上述现有表征方法中存在的问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述现有技术中存在的问题，提供了表征耐火材料韧性的新方法，该发明操作简单、方便易行；本发明借鉴并综合了劈裂法以及现有的抗折强度检测方法，通过设计实验来对比预加裂纹对抗折强度的影响以韧性因子这个参数来定量表征这种影响的大小。该方法可视实验者具体需要来选择做冷态即常温条件下的对比检测，也可做特定温度下即热态条件下的对比检测，可为韧性的优化表征提供有效且量化的依据。具体做法如下：