当前位置:
文档之家› 2 耐火材料的显微结构与性质
2 耐火材料的显微结构与性质
2012-12-25
14
材料科学与工程系
现有的气孔率和气孔尺寸的测定中,材料中的裂纹也
包括在气孔中,其对材料的强度、热震稳定性有很大影响。
裂纹的参数主要有裂纹的数量、长度与宽度等。
2012-12-25
15
材料科学与工程系
2. 颗粒、晶粒
一个颗粒中常包括多个晶粒。颗粒与晶粒的尺寸对耐
火材料的性能有较大影响。颗粒的表征和气孔的表征类似。
基质中。
气孔的存在会影响耐火材料的强度,热震稳定 性、抗渣性等性能。
2012-12-25
9
材料科学与工程系
2012-12-25
10
材料科学与工程系
气孔产生的原因: 1、原料中的气孔(原料没有烧好); 2、制品成型时,颗粒间的气孔;
2012-12-25
11
材料科学与工程系
耐火材料的气孔分为开口气孔和闭口气孔。 开口气孔:与材料外界相通的气孔,也成为显气孔 闭口气孔:被材料本身完全封闭,不与外界相通的气孔。
材料科学与工程系
本章结合耐火材料的使用条件、损毁机理来讨论
耐火材料的显微结构、性质及其之间的关系。 耐火材料显微结构复杂,具有多相非均质结构。 耐火材料性质主要包括物理性质、使用性能等。
2012-12-25
4
材料科学微结构:在显微镜下所能观察到的结构。主
要研究试样含有相的种类、数量、形态、大小、分
在晶界和相界中都存在界面能,会对材料的性能有 一定影响,因此控制晶界和相界的组成是耐火材料设计 中一个重要组成部分。
2012-12-25 21
材料科学与工程系
5. 显微结构的控制与检测
(1) 影响耐火材料显微结构的因素
化学组成:相组成、晶界组成与结构 配料组成: 颗粒组成:颗粒大小与分布、气孔与数量分布 混合成型:气孔形状与分布、相分布 烧成:所有的显微结构包括晶粒的形状、尺寸,气孔率、气 孔的尺寸与分布、玻璃相组成与分布、晶界数量与组成等
2012-12-25 18
材料科学与工程系
玻璃相是指高温下将转变为液相的那部分相组成,又 称液相。液相的组成和性质以及液相与晶相之间的关系及 其分布对于材料常温和高温性能有很大影响。玻璃相对于 晶相而言是耐火制品的相对薄弱之处。
2012-12-25
19
材料科学与工程系
玻璃相在显微结构中的分布有三种情形:
布取向和它们之间的相互关系。
2012-12-25
5
材料科学与工程系
耐火材料的显微结构分为两大部分:颗粒与基质 颗粒(骨料) :在制备过程中以颗粒的形式加入, 并与基质结合存在于耐火材料中。 基质(结合相):存在于颗粒之间各物相的总称, 通常是配料中加入的各种细粉、结合剂、添加剂通 过烧成或其他处理形成的。
26
定性影响,又分为主晶相和次晶相。
主晶相是指构成耐火制品结构的主体而且熔点较 高的结晶相。主晶相的性质、数量、结合状态直接决 定着耐火制品的性质。
次晶相又称第二固相,是在高温下与主晶相共存 的第二晶相。如镁铬砖中与方镁石并存的铬尖晶石次 晶相也是熔点较高的晶体,它的存在可以提高耐火制 品中固相间的直接结合,同时可以改善制品的某些特 定的性能。如:高温结构强度以及抗熔渣渗透、侵蚀 的能力。
颗粒的形状也对材料的性质有影响,耐火材料显微结 构中颗粒的形状常可分以下几种:
片状
柱状
粒状
2012-12-25
16
材料科学与工程系
3. 相组成
耐火材料的相组成很复杂,主要包括了晶相、玻璃相 与气相。其中气相就是材料中的气孔与裂纹。
2012-12-25
17
材料科学与工程系
晶相是耐火材料最重的组成部分,对其性质有决
2012-12-25 6
材料科学与工程系
2012-12-25
7
材料科学与工程系
详细来分耐火材料的显微结构的组成单元包括:
颗粒、晶粒、气孔、晶界与相界、物相组成、晶粒
取向等。
2012-12-25
8
材料科学与工程系
1. 气孔与裂纹
耐火材料通常不是完全致密的,一般都存在一
定的气孔。气孔可以存在于颗粒中,也可以存在于
材料科学与工程系
耐火材料的 显微结构与性质
2012-12-25
1
材料科学与工程系
材料的使用条件对材料的性质提出要求,而材
料的性质由材料的组成、结构所决定,材料的组成
结构是由原料与制造工艺所决定。
2012-12-25
2
材料科学与工程系
使用 用途
组成 结构 性质 性能
制备工艺
2012-12-25 3
2012-12-25 22
材料科学与工程系
(2) 耐火材料显微结构的研究方法
压汞法
相组成分析 XRD 显 微 结 构 显微结构特征
SEM
TEM
2012-12-25
23
材料科学与工程系
2012-12-25
24
材料科学与工程系
2012-12-25
扫描电镜
25
材料科学与工程系
2012-12-25
透射电镜
(1)玻璃相形成网络结构 (2)玻璃相不连续 (3)无玻璃相
2012-12-25
20
材料科学与工程系
4. 晶界与相界
相界:通常是指两相之间的界面。如固相与液相之 间的界面、固相与气相之间的界面、不同固相之间的界 面。在耐火材料显微结构中,颗粒与基质、晶相与玻璃 相、晶相与气孔等不同相之间的界面都属于相界。 晶界:晶粒与晶粒之间的界面。
2012-12-25
12
材料科学与工程系
气孔的表征:
耐火材料气孔的表征主要包括气孔率、气孔孔径及其 分布、气孔的形状等。 显气孔率:
气孔率
闭气孔率: 真气孔率:
2012-12-25
13
材料科学与工程系
孔径的分布
累计分布曲线 常态分布曲线
孔径的大小
中位径( d50):累计百分数为50%时气孔孔径
平均孔径(da):所有气孔孔径平均值