Термические свойства

Термические свойства характеризуют способность материала противостоять воздействию высоких температур. Для керамик важными термическими свойствами являются огнеупорность, термостойкость и термическое старение.

Огнеупорность керамических материалов определяется их температурами расплавления. Следует отметить различие в понятиях терминов «температура расплавления» и «температура плавления». Температура плавления является физической характеристикой перехода кристаллического состояния вещества в жидкое и имеет строго определенное значение. Однако во многих керамических материалах наряду с кристаллической фазой присутствует и аморфная, вследствие чего при нагреве переход к менее вязкому состоянию – расплавление – происходит постепенно. Достижению определенной вязкости материала и соответствует температура расплавления.

Огнеупорность определяют на коническом образце высотой 30 мм при постоянном нагреве. По мере расплавления вершина конуса склоняется к основанию. Температура, соответствующая моменту падения конуса, и определяет огнеупорность керамики.

Термостойкостью называется способность керамики выдерживать колебания температуры, не разрушаясь, в процессе ее эксплуатации. Термостойкость керамики при условии относительно медленного нагрева и охлаждения оценивают критической разностью температур, которая определяется по формуле:

DT= l(1-n)s_в/acrE, (10)

где l – коэффициент теплопроводности, n – коэффициент Пуассона, s_в – предел прочности, a – коэффициент термического расширения,

с – удельная теплоемкость, r – плотность, Е – модуль Юнга.

Для огнеупоров применяется непосредственный метод определения термостойкости: нагрев торца кирпича до 850°С и 1300°С с последующим охлаждением в проточной воде. Термостойкость оценивается числом теплосмен до потери изделием 20% веса за счет разрушения.

Термическим старением керамики называется увеличение размера зерна материала, обусловленное процессом рекристаллизации при высокотемпературной эксплуатации изделий. Размер зерна может достигать сотен микрон, в результате чего прочностные характеристики керамики резко снижаются. Рост размера зерна определяется по формуле

D = D₀exp(-Q/RT)tⁿ, (11)

где D₀ – исходный размер зерна, Q – энергия активации рекристаллизации, n=const (для оксидов n=1/3), t - время выдержки при температуре Т,ч.

Дата добавления: 2015-07-26; просмотров: 194; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!