作者：刘巍,曹喜营,冯海霞,陈建军

作者单位：中钢集团洛阳耐火材料研究院有限公司 先进耐火材料国家重点实验室河南洛阳 471039

刊名：耐火材料

ISSN：1001-1935

出版年：2018-10-16

卷：52

期：5

起页：347

止页：353

分类号：

语种：中文

关键词：梯度耐火材料,抗热震性,结构梯度,成型压力,温度场

内容简介

为了改善耐火材料的抗热震性能,从梯度耐火材料的性能梯度和结构梯度出发,以焦宝石、α-Al2O3微粉和SiO2微粉为原料,磷酸二氢铝溶液为结合剂,混练后的泥料分别在20、60、100和140 MPa的压力下成型,再于600 ℃保温3 h热处理制成焦宝石基黏土砖,然后检测不同成型压力试样的热膨胀性、显气孔率、热导率和弹性模量,并利用ANSYS有限元法对不同成型压力试样的性能渐变梯度（自身温度场原位形成）和结构梯度（气孔结构）进行叠加,在热面温度和冷面温度分别为1 300和500 ℃的边界条件下,对叠加前后的结构进行温度、应力、变形量的模拟分析研究。结果表明:1）试样的热膨胀系数随温度升高而逐渐降低,在设定边界条件下的温度场作用下,可以形成较适宜的性能渐变梯度:不同结构试样的热膨胀曲线有一定差异,可用于结构梯度耐火材料的设计。2）在性能渐变梯度与结构梯度叠加作用下,结构梯度D1（从高温面到低温面成型压力增加）与结构梯度D2（从高温面到低温面成型压力降低）相比,结构梯度D1的最大应力较小,沿Y轴负方向的最大变形量显著降低:与均一结构相比,结构梯度D2的最大应力与最大变形量显著增加,结构梯度D1的最大应力与成型压力为60、100、140 MPa的均一结构相比明显改善。3）成型压力对试样结构的改变有限,需要对其性能梯度和结构梯度进行进一步优化,使试样热膨胀曲线与理想曲线接近或一致。