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耐火材料的抗机械冲击性能

耐火材料抗机械冲击性能主要由抗折强度控制，而断裂韧性的影响程度则较小。这也就是说，对于抗机械冲击性来说，耐火材料具有*大的抗折强度是获得*佳使用性能的*好途径。

在裂纹缓慢扩展的条件下，材料的抗热震性主要受抗折强度和线膨胀系数控制。E模数和断裂功γwof的影响主要在参数中体现，参数Rst，是规定与稳定断裂有关的参数。由式3-20看出，耐火材料的线膨胀系数α和E模数越小，断裂功γwof越大，Rst值就越大，裂纹开始扩展需要的温度差也就越大，裂纹的稳定性就越好。

抗折强度和参数，可共同用于提高耐火材料的抗机械冲击性和抗热震性。

这样看来，只要能控制耐火材料抗折强度和参数心值并使之达到*佳化，就能使耐火材料的抗机械冲击性(裂纹产生)和抗热震性(裂纹产生和扩展)达到*佳化。因此，对应的耐火材料便能与前面所讨论的使用条件相适应。为此，可通过下面公式中的新参数，作为设计耐火材料的依据：

Rs≈Rstσf＝（σf/α）（γwof/E）1/2

由于耐火材料抗热震性提高的影响程度要高于抗机械冲击性，故应当使Rst，极限化。

从物理学角度来观察，认为短裂纹可提高强度，而长裂纹会降低刚性，两种裂纹都能形成高应力而产生断裂。因此，根据断裂力学框架，结合耐火材料结构特点，采取必要的工艺，便可改善耐火材料的抗机械冲击性和抗热震性。具体说来，能满足这些要求的耐火材料的配方设计应依据以下原则：

(1)选用线膨胀系数低的材料或者在烧成过程中或者在使用时产生永*性收缩的原料组合以降低热应力。

(2)通过优化颗粒分布和制造工艺以降低耐火材料的气孔率，提高抗折强度。

(3)设计*佳的显微结构，采取阻止裂纹扩展、消耗裂纹扩展动力，以改善靭化机制，主要是使裂纹转向和裂纹分叉。

(4)为了使裂纹转向，则需要使用大小尺寸都有的骨料，采用大尺寸强力骨料也会使裂纹转向，改善晶间裂纹性能。在存在穿晶裂纹特性的情况时，用烧结而不是电熔骨料可提高抗裂纹扩展性能，这样会使裂纹转向，进入骨料中。

(5)为了促使裂纹分叉，基质部分的设计可能需要采用具有不同的和(或)各向异性的线膨胀系数的材料，以增强热膨胀失配，这可形成大量的微裂纹。不过，应设法达到*佳平衡以避免微裂纹聚结。