مقاومت در برابر شوک حرارتی به توانایی مواد نسوز در مقاومت در برابر آسیب ناشی از تغییرات سریع دما اشاره دارد. به آن پایداری شوک حرارتی ، مقاومت در برابر شوک حرارتی ، مقاومت در برابر تغییرات سریع دما ، مقاومت در برابر سرماخوردگی و گرما گفته می شود.
تعیین مقاومت در برابر شوک حرارتی با توجه به الزامات مختلف و انواع محصول باید مطابق با روشهای تست مربوطه تعیین شود ، روشهای اصلی آزمایش عبارتند از: متالورژی استاندارد استاندارد YB/T 376. برای مقاومت در برابر شوک حرارتی محصولات نسوز (روش خنک کننده سریع هوا) ، متالورژی استاندارد متالورژی YB/T 376. {{6} روش تست برای مقاومت در برابر شوک حرارتی محصولات نسوز قسمت 3: روش تعیین سریع آب ، روش تعیین ترک خوردگی ، استاندارد متالورژی YB/T 2206.
مقاومت در برابر شوک حرارتی مواد ریخته گری نسوز (روش خنک کننده سریع جریان هوای فشرده) ، متالورژی آهنی استاندارد YB/T 2206. {{1} روش تست مقاومت در برابر شوک حرارتی برای قلعه های حرارتی (روش خنک کننده سریع جریان هوا) ، متالورژی استاندارد YB/T 376. روش آزمایش مقاومت در برابر شوک حرارتی (روش خنک کننده سریع آب).
خصوصیات مکانیکی و حرارتی مواد مانند استحکام ، انرژی شکستگی ، مدول کشش ، ضریب انبساط خطی ، هدایت حرارتی و غیره ، عوامل اصلی مؤثر بر مقاومت در برابر شوک حرارتی آن هستند. به طور کلی ، هرچه ضریب انبساط خطی مواد نسوز کوچکتر باشد ، مقاومت شوک حرارتی بهتر می شود. هرچه هدایت حرارتی (یا ضریب انتشار حرارتی) از ماده بالاتر باشد ، مقاومت در برابر شوک حرارتی بهتر می شود. علاوه بر این ، ترکیب ذرات نسوز ، چگالی ، تخلخل میکروفین ، توزیع منافذ ، شکل محصول و غیره در مقاومت آن در برابر شوک حرارتی تأثیر دارد. وجود تعداد مشخصی از میکرو تکه ها و منافذ در مواد در برابر مقاومت در برابر شوک حرارتی آن مطلوب است. اندازه بزرگ و ساختار پیچیده محصول منجر به توزیع جدی دما ناهموار و غلظت استرس در داخل محصول خواهد شد که باعث کاهش مقاومت در برابر شوک حرارتی می شود.
برخی از مطالعات نشان داده اند که با جلوگیری از گسترش ترک ، مصرف قدرت انبساط ترک ، افزایش انرژی سطح شکستگی مواد ، کاهش ضریب انبساط خطی و افزایش انعطاف پذیری ، می توان پایداری شوک حرارتی مواد نسوز را بهبود بخشید. اقدامات فنی خاص عبارتند از:
(1) تخلخل مناسب
علاوه بر وجود منافذ ، مقدار مشخصی از شکاف بین دانه های استخوان داخلی و فاز پیوند دهنده مواد نسوز وجود دارد. مواد نسوز در فرآیند شکستگی ، منافذ داخلی و ترک ها می توانند نقش خاصی در جلوگیری و مهار ترک های شکستگی داشته باشند. مانند شرایط شوک حرارتی با دمای بالا که در مواد نسوز مورد استفاده قرار می گیرد ، در فرآیند خدمات ، ترک های سطحی باعث شکستگی فاجعه بار مواد نمی شوند ، علت آسیب آن بیشتر ناشی از استرس حرارتی داخلی ناشی از ساختار پراکنده است. هنگامی که تخلخل داخلی مواد بزرگ است ، طول ترک های ناشی از استرس حرارتی را کوتاه می کند و تعداد ترک ها را افزایش می دهد. ترک های کوتاه و زیادی از یکدیگر عبور می کنند تا یک ساختار مش را تشکیل دهند ، که باعث افزایش انرژی شکستگی مورد نیاز هنگام شکسته شدن مواد می شود و می تواند به طور موثری پایداری شوک حرارتی ماده را بهبود بخشد. به طور کلی پذیرفته می شود که وقتی تخلخل مواد نسوز در 13 ٪ {1}}} ٪ کنترل می شود ، ثبات شوک حرارتی بهتری دارد.
(2) درجه بندی ذرات مواد اولیه ، اندازه و شکل بحرانی ذرات را کنترل کنید
مطالعات مرتبط نشان می دهد که انرژی سطح ناشی از شکستگی مواد و مربع اندازه ذرات در سیستم از نظر مثبت متناسب است. بنابراین ، با معرفی ذرات بزرگ کل در سیستم مواد ، به طوری که ترک های موجود در مجاورت فرمان بزرگ ، در نتیجه بهبود خصوصیات ترک خوردگی بین دانه ای ، می توانید به هدف بهبود ثبات شوک حرارتی مواد نسوز دست یابید. به طور کلی ، مدول خاصیت ارتجاعی سنگدانه ها در مواد نسوز به طور قابل توجهی بزرگتر از ماتریس است ، و این تفاوت در مدول ارتجاعی ، سنگدانه های بزرگ دانه را قادر می سازد تا گسترش ترک های اصلی را در مواد حفظ کنند. هرچه تفاوت در مدول خاصیت ارتجاعی بیشتر باشد ، نقش کل در تأخیر در گسترش ترک ها آشکارتر خواهد بود. در عین حال ، شکل کل نیز عامل مهمی است که بر پایداری شوک حرارتی مواد نسوز تأثیر می گذارد. مانند سیستم مواد برای اضافه کردن مقدار مناسب میله یا کل پوسته پوسته می تواند پایداری شوک حرارتی محصولات نسوز را بهبود بخشد.
(3) ترکیب رابط معقول
با توجه به نسوزهای موجود در خصوصیات کل و ماتریس (مانند چگالی ، ضریب انبساط حرارتی و غیره) به طور کلی تفاوت زیادی بین دو رابط ترکیبی در گسترش ترک های شوک حرارتی ، فرمان و سایر تأثیر قابل توجه است. از طریق انتخاب و پیش درمانی مصالح و سایر اقدامات فنی ، تشکیل یک رابط پیوند مناسب بین کل و ماتریس ، تشکیل دپلیمریزاسیون ، بیرون کشیدن ذرات ، میکرو خرد شدن و سایر مکانیسم های انرژی مصرف کننده ، می تواند مهار نشان دادن میزان ترک های شوک حرارتی ، به عنوان هدف از تقویت مواد شستشوی انفرادی را مهار کند.
(4) معرفی یا تولید مراحل مواد با ضرایب کوچک گسترش خطی
با وارد کردن مقدار مناسب مواد با انبساط حرارتی کم به ماتریس ، عدم تطابق انبساط حرارتی در داخل مواد ایجاد می شود ، بنابراین ریزگردها را در فرآیند شلیک نسوز ایجاد می کند و مانع گسترش ترک های شوک حرارتی می شود. با این حال ، بسیاری از ریزگردها فوق باعث تجمع ریزگردها و کاهش خواص مکانیکی نمونه می شوند. بنابراین ، افزودن مواد انبساط حرارتی کم باید برای به دست آوردن محصولات نسوز با ثبات شوک حرارتی متعادل تر و خصوصیات مکانیکی به شدت کنترل شود.
(5) معرفی یا تولید یک فاز مواد خاص (به عنوان مثال ، ZRO2 tetragonal) به گونه ای که در حال انتقال فاز در نوک ترک برای ایجاد یک مکانیسم جذب انرژی است.
از طریق عدم تطابق حرارتی مراحل موجود در سیستم مواد ، یک سیستم مخرب غیر کاتستر در مواد نسوز ایجاد می شود و یک رفتار شکستگی غیرخطی پیچیده رخ می دهد ، بنابراین باعث بهبود ثبات شوک حرارتی محصولات نسوز می شود.
(6) اضافه کردن و پراکندگی الیاف یا مواد فیبری
از طریق معرفی الیاف ، سوت ها یا درجا شکل گیری سوت ها و غیره ، و برای اطمینان از پراکنده شدن آن در محصولات ، مانند افزودن الیاف فولادی در مواد ریخته گری و غیره ، باعث افزایش انرژی مورد نیاز برای شکستگی مواد نسبی می شود و ویژگی های غیر خطی قابل توجهی را نشان می دهد ، در نتیجه باعث بهبود سختی مواد می شود.
(7) پلاستیک یا مؤلفه چسبناک را اضافه کنید
با افزودن اجزای پلاستیکی ، چسبناک در سیستم نسوز یا تولید محصولات در فرآیند کلسیناسیون برای تشکیل یک فاز مایع ویسکوزیته بالا ، استفاده از تغییر شکل پلاستیک آنها ، جذب آزاد شدن انرژی کرنش الاستیک ، در نتیجه باعث بهبود سختی محصولات نسوز می شود. به عنوان مثال ، مواد نسوز زیرکون - زیرکونیا در فرآیند محاسبه ، از طریق تجزیه زیرکون برای تشکیل Zro2 و فاز مایع ویسکوزیته زیاد SiO2 ، به طور قابل توجهی چقرمگی مواد نسوز را بهبود می بخشد.
از پیشرفت فوق از مواد مبتنی بر مولیت و مروری بر تحقیقات در مورد ثبات شوک حرارتی مواد نسوز ، می توان دریافت که ، در حال حاضر ، روش اصلی فنی برای بهبود پایداری شوک حرارتی مواد نسوز مبتنی بر مولیت ، اضافه کردن SIC و ZRO2 و غیره ، برای بهبود سختی مواد از طریق میکروکرک زدن و تحول فاز نیز خواهد بود