Повечето от всички керамични материали, особено на огнеупорни материали, както и много видове техническа керамика, предназначени да работят при високи температури. За тези материали, якостни характеристики при нормални температури, както е отбелязано по-горе, има само относително значение и не може да се характеризира тяхната реална сила при високи температури на услуги. Следователно, за да се оцени механичните свойства при високи температури, керамика трябва да се използват и други характеристики. Тези характеристики са: краткосрочната здравина при температури предназначени керамика на услуги; температурата на определена степен на деформация при постоянно натоварване; Пластмасови деформация - пълзене; разкъсване сила на температурата на услуга (при пластична деформация).
1. Краткосрочни сила на керамиката при температури му обслужване
Тази характеристика е необходимо да се получи конкретни стойности на кратко работно време керамики при температури на прогнозната срока на експлоатация. За тази цел могат да се използват всички методи, изброени по-горе оценка сила кратко време при температура от 20 ° С. При по-високи температури, намаляване на силата, която се причинява от отслабване intracrystalline връзки чрез увеличаване на вибрационни движения на атомите и молекулите. При температури услуги лежат общо по-горе 1100-1200 ° С, в керамика и пластична деформация възниква загуби крехкост. Следователно, процесът на унищожаване се в зависимост от пластичността на материала престава да бъде краткотраен.
Както е предназначен температурата на услугата и вид недостатъчност стрес (компресия, напрежение и т.н.), в повечето случаи не са определени. Ето защо, този метод оценява термо свойства на керамиката е ограничено използване. И тази техника представя някои трудности. Въпреки това, промяната на силата по време на нагряването керамика и големината на различни температурни участъци са от значителен интерес за общата оценка на този вид керамика. За някои видове керамични природа на тази промяна е различна сила. По този начин, за еднофазни и достатъчно чист вид керамика сила започва да намалява при температура 800-1000 ° С в продължение на керамични изделия, съдържащи стъкловидно фаза или компоненти, които при нагряване форма на тази фаза, образувана ясно изразен при температури от около 1000-1200 ° С в кривата сила максимум (фиг. 1). Това увеличение в сила в диапазона 1000-1200 ° С поради нисък вискозитет на фазата на стъкло, което води до увеличаване на пластичността на материала, намалява тенденцията за крехко разрушаване. Също така е посочено възможно "затягане" микропукнатини, образувани след калциниране при граници зърно, различни коефициенти на термично разширение или на експанзия анизотропия. Освен това, тези микропукнатини на значителните разлики в коефициентите на термично разширение на различните фази, особено когато термично разширение различни полиморфни фази, особено на полиморфна прекъсване керамична структура.
2. Ниска деформация под товар
При оценка на свойствата на огнеупорни и структурни материали е много широко използван метод за намиране на температура ефективно до определена сума на компресия деформация при постоянно натоварване от 2 кг / см 2 (натоварване 1,75 kPsm 2 приет в САЩ и Великобритания). В тези тестове температурата се повишава при постоянна скорост на 4-5 ° на минута (ГОСТ 7875-56).
температура на деформация огнеупорен материал се определя основно от тяхната фазов състав, т.е. наличието на някои кристални структури, естеството на тяхната структура - взаимно натрупване, както и количеството и вискозитета на стъкловидно фаза, образувана чрез стапяне ниска точка на топене кристална и аморфна фази. Един значение е и текстурата на огнеупорния материал: естеството на неговото зърно състав, брой и местоположение на порите. В по-плътни изделията, при равни други условия началния етап на деформация - Начало на омекване (NR) и 4% компресия - ^ I атака при по-високи температури. В края на температурата на деформация (20% и 40% пресоване) на огнеупорната структура няма забележим ефект. Тя се причинява главно химически състав на този тип огнеупорен, т.е. вискозитет на получената стопилка при тези температури.
Температура на деформация на чист поликристални керамични оксиди, които не съдържат значителни количества от стъкловидното фаза, трябва да бъде близо до неговата температура на топене, тъй като пластичната деформация е причинена от изходящия кристално твърдо вещество. Тази пластична деформация се разтваря в тест за отопление проценти и относително ниско натоварване (2 кг / см2) обикновено има малка величина. Въпреки чист зърно граница на керамиката поликристалния характеризира с зърно на по-подредена структура, плъзгащи се по границите на зърното е само един и не е критично механизъм пластична деформация. Дебела граница спрежение зърно, която няма стъкловидното тяло стопяеми слоеве. деформация води до повишаване на температурата.
За керамика с висока порьозност от порядъка на 15-20% от температурата на омекване в резултат на пластичната деформация на изходящия кристален материал не се променя значително. Това се дължи главно на факта, че времето за съхранение е малко пластична деформация.
В противен случай, изразена кореспонденция между температурата на деформация и топенето или огнеупорна керамика, съдържащи стъкловидно фаза. Преходът към тази фаза вискозна течност при много по-ниски температури, отколкото пластичната деформация на температурата на кристалната фаза силно се отразява на интервала между температурата на деформация и на топене (огнеупорността) керамични материали от естествени запушени различни примеси суровини винаги съдържат определено количество стъкловидно фаза. Химичният състав на тази фаза е причинена минералогичния състав на примесите и основната кристална фаза компонент на материала и частично включена в стъкловидно фаза. Колкото по-голяма е оформен количеството течност, по-малък вискозитет, по намалена температура на деформация, в сравнение с продуктите на тяхната огнеустойчивост. Това е от голямо значение и естеството на фаза структурата на кристалната. Срастък кристални зърна на основната фаза увеличава температурата на деформация, вредното въздействие на парализира ограничено количество течност.
Голямо значение е способността на получената течна фаза на омокрянето на кристалната фаза. С лошо овлажняемост прекристализация при високи температури на изпичане насърчава коагулиращия отделните кристали. Омокряне се обгръща с течни кристали филм, който ги предпазва от коагулиращия. От термодинамична точка на този процес се обяснява с тенденцията към намаляване на свободната енергия.
Най-ясно температурата на деформация връзка с кристализация на основния характер е показано на огнеупорни твърда фаза силициев диоксид. Лошо овлажняемост кристален силициев диоксид, калциев силика стопилка позволява директно образуване комуникации- срастъци на tridymite и кристобалит кристали. Такива слети кристали (фиг. 3) образува един вид на кристален скелет, което причинява висока температура на деформация. Температурата и NR 4% щам на DINACYT бъде в интервала 1650-1670 ° С и огнеупорност - 1730 ° С (температурата на топене на кристобалит 1728 ° С). Така, разликата между температурата на омекване и пожароустойчивост (или точката на топене) е 60-70 °.
Алтернативно се държи при нагряване магнезит продукти, съдържащи около 92% MgO и имащи неповлияване по-висока от 2300 ° С По-голямата част от тези огнеупорни материали (около 90%) от periclase (MgO). Количеството на ниско топим кристални образувания, за предпочитане силикати (тичелит - СаО * MgO * SiO2) и стъкловидното фаза достигне 8-10%. Въпреки periclase прекристализиране растеж п кристал не се получи кристален втвърдяване в продукти, и е изключено агрегати споени заедно топим слой. Топенето и омекотяване на този слой води до омекване и продукти. Следователно магнезит температура на деформация е около 1550 ° С Така, разликата между огнеупорната температурата на деформация и достига повече от 700 °. Намаляването на количеството на топим слой, той причинява до образуване на кристални съединения с висока устойчивост на огън (например, с добавяне на шпинел А12 О3) и по този начин увеличаване на вискозитета, може да се увеличи точката на омекване на магнезит. Както е посочено по-горе, температурата на деформация на чисти керамика periclase съдържащ малко количество течна фаза е около 2300 ° С
Омекване шамот огнеупорен протича по различен начин. Огнеупорна глина, от което продуктът е произведен шамот, по време на изпичане също претърпява серия от трансформации (вж. Стр 140), в резултат на което 50% кристална vysokoogneupornogo мулит 3Al2 О3 * 2SiO2. останалото е силициев стъкловидно (аморфен) вещество с висок вискозитет. Силициевият остатъка и включва голяма част от примесите - тече към глината. Разделени, несвързани мулит кристали не могат да образуват кондензиран скелет, при което омекотяване биха възникнали при по-високи температури. Следователно шамот омекотяващи продукти, причинени главно от омекотяване на стъкловидното вещество, висок вискозитет, който улеснява постепенно и гладкото протичане на процеса. Огнеупорни продукти, съдържащи около 5% по-гладка, неповлияване около 1700-1750 ° C започват да омекват при 1350-1400 ° С, омекотяване тяхната пълна (40% пресоване) настъпва при 1570-1600 ° С
Следователно температура интервала между началото на омекване и пълна деформация е около 200 °. В Динас този интервал е в рамките на 10 °, у магнезит 20-50 °. Тази лека интервал омекотяване DINACYT и магнезит обясни малко количество течна фаза (10%) и неговия вискозитет при ниски температури деформация. За продукти като вреден огнеупорен оксид е Na2 О и СаО и MgO, за DINACYT - Al2 О3. за магнезит - SiO2 (в присъствието на СаО). Въведение оксиди са mineralizer, т.е. подобряване кристализация основната кристална фаза, увеличава омекотяване началната температура керамика ..
Продължителното излагане на високи температури в огнеупорна керамика, при стрес, причините необратимо пластична деформация - пълзене. Деформацията. един структурен елемент е придружено от координиран деформация на съседните елементи без прекъсване материал. Пълзене е термично активиран процес, е необходимо възникването му за преодоляване на някои енергийна бариера, където движението на атома, причинени от разликата в химическата потенциал на отделните части на кристално зърно. Този потенциал градиент от своя страна се дължи на разликата в концентрацията на решетъчни дефекти. Обширни изследвания на механизмите, които описват пълзене твърдо вещество, установи директна връзка с неговите кристалната решетка дефекти. Въз основа на тях, пластичната деформация на тялото на поликристалния е свързана плъзгащо се изкачи на изкълчвания и приплъзване равнини един от друг. Този механизъм деформация наблюдава предимно при високи напрежения и при сравнително ниски температури, характеризиращ се с метали. При високи температури, както изглежда, че е по-характерно за дифузно механизъм пълзене, който се състои в това, че потокът от атоми, които се движат от границите на зърното са подложени на натиск подчертава до границите на зърното, които са по отношение на якост на опън. Накрая, за поликристални керамични характеризиращ механизъм пълзене свързани с вискозен поток по границите на зърното. Аморфизира природата на границите на зърното, поради тяхната изразен razuporyadocheyiem кристална структура и определя тяхната способност да вискозен поток в случай на напрежения. Увеличаването на размера на кристал, което води до намаляване на дължината на границите на зърното, скоростта на пълзене намалява. Наличието на примеси ниска точка на топене в керамика, концентриране по границите на зърното, а напротив, води до рязко увеличаване на скоростта на пълзене.
Големината на пластична деформация или неговата скорост при определени комбинации от напрежение и температура често е много важна характеристика, всъщност оценява потенциалните условия керамика, служеща като висока температура структурен материал. Всеки материал, включително керамика, в началните етапи на натоварване изпитват еластична деформация. Чупливи материали, към което се прилага керамика имат малък размер на еластична деформация, които при по-нататъшно увеличаване на напрежението се заменя от разрушаването на материала, като по този начин, без да претърпява значителна пластична деформация. При високи температури промени тази позиция: керамика придобива способността да се подложи на пластична деформация.
4. Устойчивост
Логично продължение на структурни изследвания керамика пълзене е да се определи дългосрочната сила, т. Е. времето, при което преходът от 2 до 3 пълзене придружено от разрушаване на материала. За да се оцени способността на структурните керамика издържи натоварването по време на пластична деформация без счупване и е идентифицирането на дълготрайност.