NF_F_16-102_1992_铁路车辆_耐火性能_材料的选择_适用于电气设备

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NF_F_16-102_1992_铁路车辆_耐火性能_材料的选择_适用于电气设备

法国标准

NF F 16-102,1992年4月

铁路车辆——

耐火性能-材料的选择-适用于电气设备

南京浦镇车辆厂

二○○一年十月

— 1 —

法国标准NF F 16-102

1992年4月

铁道车辆—耐火性能—材料的选择—适用于电气设备

法国标准化协会总会长于1992年3月20日决定批准,并于1992年4月20日生效的法国标准。

对应:

自本标准批准之日起,就不存在论述相同主题的欧洲文件或国际文件。

概要:

本标准根据其耐火性能,给出了用于铁道车辆结构上的电气设备使用的材料的某些选择标准。

描述符:

国际上技术的同义词词汇:

铁道车辆、电气装置、电气安装、耐火材料、挑选、分类、对火反应、耐火性能试验、要求。

修改:

同1988年10月的前版本相比,本标准为便于实施,已在总体上进行了修改。本版本取代1988年10月的版本。

校正:

铁道标准化局(BNCF)出版,15 rue Traversière 75571 PARIS CEDEX 12 tél: (1) 40 19 15 03

BNCF和法国标准化协会(afnor)发行,tour europe CEDEX 7 92049 Paris la défense tél: (1)42 91 55 55 MIT照相排版92年6月第1次印刷

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前言

标准NF F 16-101给出了在对于其耐火性能进行材料挑选时应选择的方向。该标准首先瞄准了进入客车和驾驶室装配的大尺寸产品。接着,它也考虑到场所里分布相当分散的小尺寸零件。关于涉及到可能部分安装在接待旅客的室内或隔间内,但主要安装在没有用防火隔板把它们系统分隔开的技术场所内的电气设备装置,设有任何明确的指示。

对于这些装置,似乎有必要明确标准NF F 16-101表达的要求,并以提出关于制造的控制执行方向的方式加以补充完整。这是本标准的职责。

本标准由《铁道车辆的标准化——电工技术和电子技术》CG CF20总委员会的《概述和试验》GT CF 20A工作组在1988年10月标准NF F16-102版本的基础上起草。

附录A不是标准的组成部分。

目录

1. 目的 (3)

2. 适用范围 (3)

3. 参考文件 (3)

4. 有效性 (4)

5. 专门名词 (4)

5.1 部件 (4)

5.2 电气装置 (4)

5.3 电气设备 (5)

5.4 机车车辆的种类 (5)

6 规定 (6)

6.1 在车辆外部的安装 (7)

6.2 车辆内部的安装 (8)

6.3 在高电压电路非绝缘元件附近使用的材料 (8)

6.4 在封闭外壳内的安装 (9)

6.5 模铸和浸渍处理 (9)

7. 检查 (9)

8. 主要规定的概要表 (11)

附录A:客房铁路网承认的试验室一览表 (12)

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1.目录

本标准补充完整标准NF F 16-101。其目的在于规定本标准对电气设备,尤其是电气装置的应用。

本标准明确了电气设备不同零件根据其确定位置和其质量应满足的最低要求,并指出了与其材料应经受的相一致的检查。

考虑到标准适用的设备和装置的多样性,本标准应被看作是确定要达到的总目标的框架文件。

不过,当出现标准未预料到的情况时,客户和供应商应本着相同的精神,以及与本文件中规定的更好的相近情况相一致的原则作出决定。

当在客户、制造厂商和供应商之间,不管他们是:铁路网、设备厂商、分承买商或分承包商,在制定技术规范和其他定义文件时,本标准应作为指南(见标准NF F 01-310)。

2.适用范围

本标准适用于机车运输挂车即非客运挂车的电气设备结构中的所有非金属部件和材料。

特别是以下情况不包括在适用范围内:

—一部分在装饰中起作用的装置(例如,照明灯具等等);

—成为法国铁路标准对象的设备、装置、导线和电缆。关于它们的耐火性能这些法国标准特别规定了试验过程及其批准过程。

—耐火材料,例如陶瓷以及含有或不含石棉的耐火材料产品。

3.参考文件

3.1 法国标准:

NF C20-455 与起火危险有关的试验—试验方法—炽热丝试验和指南(IDT HD 444-2-1-S1,CEI 695-2-1)。

NF F 01-310 铁道车辆—对于执行订单制造厂商和供应商之间技术给付限定界限。

NF F 16-101 铁道车辆—耐火性能—材料的选择。

NF T 51-071 塑料—对火的反应试验—氧指数的测定(IDT-98-ISO-98-4589)。

NF X 10-702 耐火试验方法—烟的弥散—固体材料燃烧或热解散发出的烟的特定光密度测量试验。

NF X 70-100 耐火性能试验—热解和燃烧的气体分析—管式炉方法。

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4.有效性

本标准和标准NF F 16-101共同使用,对于没有参考后者的合同,在合同各方之间达到一致后,本标准可作为指南。

5.专门名词

确定电工装置耐火性能的各种标准化试验及其在本标准框架内的使用需要很好区分它们准备供其使用的部件(或产品)(1),装置,设备和机车车辆。专门名词,以及在以下 5.1至5.3段规定和说明的专门名词用于全部文件。

5.1 部件:

部件具有被动和惯性性质。从标准的意义来说,把它看作是以下物品是合适的:

—或是大量仅有《m》的可燃性材料,即除去任何插入的骨架,导线等等之后。在质量的估计中,不考虑包括在被考虑部件中的所有无机成分。如果它们的质量占到不同成分组成的材料或被考虑的不同成分组成的部件的质量的20%以上,这个概念会延伸到纺织或不纺织的不可燃纤维。

—或是由这种相同材料组成的多种元件的集合产生的大量仅有《m》的可燃料材料,这些元件,比如相同的或对称的或具有不同形状的元件,并列在有限的空间。应按照它们的性质,把元件看作并列在一个、二个或三个方向,元件的正面在水平面上测出至多《H》mm的间隔,或在垂直平面上测出至多《V》mm的间隔(见以下注意)。

在一种或另一种情况下这样规定的可燃性部件应接受相同的规则,简言之,在整个文件中,它被称为部件。在确定质量时,包括在材料中的不同的色彩或不同的无机物数量的比例不足以认为部件是不同的材料。

注意:

在期待规定时,可暂时考虑《H》=10mm,《V》=20mm。

5.2 电气装置:

从本标准的意义来说,电气装置是一个基本实体,不管使之运转的控制和功率是什么,该实体完成一个或多个单一的,带电的,电机的或电子功能。

本标准适用的有关元件应在电气装置定义的技术规范中提及,如果一份这样的文件存在的活。

(1)标准NF F 16-101考虑到小尺寸的物品(7.2.2.2段)。

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未规定质量或数量的可任选元件,不论其是否构成模块化的可卸零件,应分别加以考虑。不过,如果其主要零件(例如壳体)具有和支撑它们的零件相同性质,把这些零件看作并列零件是合适的。因此,涉及到电动阀、辅助开关,连接元件等等,从本标准的意义来说,可能适用的并列零件的定义的附件除外(见5.1段)。

电气装置包含金属零件,矿物材料零件(例如,玻璃、陶瓷制品、云母、矾土等等)和仅从它们具有的可燃材料数量(见5.1段)考虑的有机材料零件。对于可燃材料,本标准规定了耐火性能范围。

没有单独考虑通常在有限空间并列使用的装置,而是从在一个,二个或三个方向环绕它们的相同装置的整体加以考虑。就象对于零件一样,这些装置被看作是并列装置,如果在水平面上测出,它们的正面的间隔至多《H》mm,或在垂直平面上测出,间隔至多《V》mm的话,在这种情况下,该相同装置的整体在标准的正文中被看作是一个单独的装置。

注意:

在期待规定时,可暂时考虑《H》=10mm,《V》=20mm。

因此,可能涉及到:

—安装在条上的装置,例如,接触器,保险丝盒等等。

—安装在板上的装置,例如,接触器,继电器,微型断路器,断电器,指示灯等等。

5.3 电气设备:

从本标准的意义来说,电气设备是完成一个或多个复杂功能的,通常成为定义文件对象的整体。电气设备在连接和安装时一般具有大量的电气装置和必要的配件。

5.4 机车车辆的种类:

机车车辆在标准NF F 16-101中分为三种类别:

—A1类车辆;

—含驾驶室,经常在隧道中行驶的所有车辆;

—A2类车辆;

—含驾驶室,不太经常在隧道中行驶的城市和郊区车辆;

—内然机车及其挂车;

—卧铺干线车辆。

—B类车辆(1):

—含驾驶室,不太经常在隧道中行驶的座位干线车辆;

—机车和轻便机车的驾驶室。

出于对铁路运输网使用者的担心,对于人员安全,应把最好的耐火性能保证—A1类—看作要达到的目标。不过,从一个零件应保证其他功能的整体考虑,当车辆不太经常在隧道中行驶时,应预先考虑到强制性地减轻负担—A2类和B类。

(1)在任何情况下都没有在该类车辆中对两种等级的铁路车辆进行分类。

— 6 —

6.规定

确定要求的规定应结合三个主要因素:

—车辆的种类;

—装置的确定位置;

—可燃质量;

车辆的种类:

车辆的种类由被考虑的机车车辆的可操作技术文件规定。

不管他在机车车辆的设计中地位如何,这是每个设计人员的责任:

—或是在采用本标准的规定时,通知设备或装置的供应商,车辆的种类和设备或装置的安装条件。

—或是在确定这些设备,装置或零件的文件中,向零件的供应商规定因采用本标准而产生的耐火性能的要求。

另外,这些文件能够给出与采用标准的方式有关的若干补充的精确度。

如没有对确定耐火性能规定的必要说明,在作出规定时,供应商应在考虑到关系到A2或B类车辆,以及不能在旅客场所,也不能在驾驶室,也不能在体积小于或等于0.5m3的封闭金属外壳内进行安装的情况下采用标准。

一般说来,可以接受一种材料能够满足比规定要求更高的要求。

只有器材合同制造厂商的签字人能够申请关于标准解释的仲裁或批准,或对规则的例外出示证明文件。例外只有在有关合同的框架内才有效,可能的话还有其附加条款和器材,该合同的条文或完整设备的契约延长。

装置的确定位置:

确定位置是许多规定的目标不同的确定位置是:

—接待人员、旅客或操作人员(驾驶室、办公室、等等)的区域;

—用隔板把驾驶室分开的技术场所或用防火隔板隔开的旅客场所;

—车辆车厢的外部;

可燃质量:

可燃质量通过材料的数量决定它表示的危险程度。

鉴于材料所具备的混杂,时至今日尚设有制定出任何以全面方式评价一台设备或装置的方法,因此只有最重要的部件可能得到考虑,即敏感地表现出最大危险的部件:—或是由可燃材料的数量;

—或是由它们的暴露情况;

—装置的壳体部件和比内装零件更加暴露的外壳;

—7 —

—对暴露在更易损坏的,正常维修条件下的电弧敏感的部件;

—或是由于靠近元件,一种故障方式导致损坏,而没有安装任何防护装置。

根据这些考虑,正是可燃部件的质量被预定作为决定已定车辆种类的耐火性能要求的要素。

当考虑除安装之外的装置时,可燃材料的密度,即每单位体积数量不能客观加以估计。不过,部件和装置的定义把并列材料的数量考虑在内(见5.1和5.2段)。

根据以下基本原则,作出考虑质量规则的决定。

从5.1段的意义来说,一个部件可燃材料数量的质量称为《m》。

一个部件耐火性能的规定,由要求表确定。根据车辆的种类、装置的确定位置和按6.1到6.5段部件的可燃质量《m》,作出要求的选择。

电气装置或电气设备的耐火性能的规定只涉及到组成这些装置或设备的部件,每一个部件又受到以上确定的自身规定的影响。

不管机车车辆的种类是什么,任何要求不适用于质量《m》低于10 g的部件。

一个部件应满足的耐火性能,或最大要求,由标准NF F 16-101中规定的对火反应分类《I》和烟的分类《F》决定。

要求:

编号从0到4的5个要求在表1中阐述。

表1 要求的确定

格子规定对火反应分类和烟的分类。

白色格子表示允许的分类。

灰色格子表示禁止的分类。

6.1 车辆外部的安装:

安装在外部,或在露天,或在通风的箱内,或在内部体积超过0.5 m3(1)的封闭箱内的电气设备材料,成为以下规定的对象:

(1)如果体积小于或等于0.5m3,见6.4段

—8 —

—质量《m》小于或等于300 g的部件;

—不管是什么种类的机车车辆,要求0;

—质量《m》超过300 g的部件;

—对于A1类车辆,要求2;

—对于A2类和B类车辆,要求1。

6.2 车辆内部的安装:

6.2.1 在技术场所内:

在技术场所内部,在露天,在小箱内,在框内或器械组内安装的电气设备材料,以及非金属外壳,是以下规定的对象:

—质量《m》小于或等于300 g的部件;

—不管是什么种类的机车车辆,要求0;

—质量《m》超过300 g的部件;

—不管是什么种类的机车车辆,要求2。

6.2.2 在旅客或操作人员场所:

安装在旅客或操作人员场所内,在露天或无防火隔板的箱内(1)的电气设备材料,以及小箱的非金属外壳是以下规定的对象:

—质量《m》在10和100 g之间的部件;

—不管是什么种类的机车车辆,要求2;不过,对A2类和B类材料不强制规定任何烟的分类;

—质量《m》超过100 g的部件;

—不管是什么种类的机车车辆,要求3。

6.3 在高电压电路非绝缘元件附近使用的材料:

经受直流电中额定电压超过500V或交流电中额定电压超过380V的电路猝熄作用的部件应满足:

—对于A1类车辆,要求4;

—对于A2类和B类车辆,要求3。

涉及的部件是在中断接触附近,经受曝光时间可能长的电弧作用的部件(临界电流)。

对于和电路接触的部件规定了这些相同的要求,其尺寸的规定考虑到断续状态或通风状态,以及对持续供电,或不通风,偶然事故的完全保护不能得到保证,要求应成为写入物品定义文件的规定的对象。

(1)如果箱内装有防火隔板,适用6.2.1段的规定。

—9 —

6.4 在封闭外壳内的安装:

标准考虑到位于封闭金属外壳内的材料的情况。不过,为避免凝结,并排空可能的凝结物,箱内一般装备通风。把箱看作是封闭外壳是合适的,其每面的全部开口显示出的总截面小于开口所在箱的表面面积的千分之一。

位于内部体积小于或等于0.5m3的封闭金属外壳内的部件,即,考虑到其密封性,在壳内燃烧不会延续,不会成为任何特别规定的对象(要求0)。

位于内部体积超过0.5m3的、封闭金属外壳内的部件应符合相应的耐火性能要求,而不是安装挡板。

6.5 模铸和浸渍处理:

模铸的材料被看作均质材料,按此材料名义,用一般情况进行处理,即,如果它们的质量占模铸材料和嵌入金属部件材料的20%以上,被考虑的质量《m》是减少不可燃纤维和填料的质量的总量。

具有用于改善耐火性能材料的部件应是特别规定的对象。

包括在模铸中的非金属材料,漆,一般说来,线圈浸渍处理用的毛毡、带和绝缘体,不是任何具体规定的对象(要求0)。

7.检查

当装置的尺寸允许对必要的试样抽样时,按照标准NF F 16-101检查耐火性能。

客户铁路网承认能够完成试验的试验室。附录A给出了指出名称的试验室的列表。

当装置的尺寸不允许对试样抽样时,不进行任何试验。根据材料制造商提供的技术凭证上指示的材料分类进行选择和检查。在诉讼的情况下,可以要求在材料的制造商或加工商提供的试样上,或在用相同材料制作更大尺寸的部件上抽样的试样上进行分类。

关于特别规定,可以另外在装置上进行炽热丝试验。在这种情况下,应明确规定炽热丝的操作点。

允许决定分类I和F的试验的必要试样具有以下性能。

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表2 试样的确定

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8.主要规定的概要表

表3

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附录A(不是标准的组成部分)

A1. 客户铁路网承认的试验室一览表

国家试验室(LNE)(1)(2)(3)

能源和材料部

ZA Trappes élancourt

5 Rue Enrico Fermi 电话:(1)30691000

78190 TRAPPES 传真:(1)30691234

警察局中心试验室(LCPP)(1)(2)(3)

39 bis rue de Dantzig 电话:(1)45311480

75015 PARIS 传真:(1)45312781

Bouchet研究中心(SNPE)(1)(2)(3)

BP2

LE BOUCHET 电话:(1)64991234

91710 VERT-LE-PETIT 传真:(1)64935057

建筑科学技术中心(CSTB)(1)

84 avenue Jean-Jaurès 电话:(1)64688282

77421 MARNE-LA-V ALLéE 传真:(1)60057037

工业环境和危险国家研究院

BP2 电话:(1)44556677

60550 VERNEUIL EN HALATTE 传真:(1)44556565

SNCF试验室分部(2)(3)(4)

6 place du 8 mai 1945 电话:(1)42858800(poste 2965)92300 LEVALLOIS PERRET 传真:(1)47373251

RATP试验室(2)(3)

34 rue Championnet 电话:(1)49255327

75018 PARIS CEDEX 传真:(1)48256477

(1)对于对火反应分配,被认可的试验室。

(2)对于烟的分类,RATP和SNCF承认的试验室。

(3)对于确定分类I,被承认的试验室。

(4)设有完成1/3试验的试验室。

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耐火材料重点

第一章: 1耐火材料的定义;耐火度不小于1580℃的无机非金属 材料分类:按化学成份、矿物组成分类1)氧化硅质2)硅酸铝质3)氧化镁质4)刚玉质5)白云石质MgCa(CO3)2 6)尖晶石质Fe2MgO4 7)橄榄石质Mg2SiO4 8)碳质9)含锆质10)特殊耐火材料 按化学性质分类;1)酸性耐火材料2)中性耐火材料3)碱性耐火材料 3、按制造方法分类块状耐火材料;不定形耐火材料;烧制耐火材料;熔铸耐火材料。 4、按耐火度分类普通耐火材料(1580~1770℃);高级耐火材料(1770~2000℃);特级耐火材料(大于2000℃)。 按密度分:轻质(气孔率45%-85%)、重质 生产过程中的基本知识,如一般生产工艺流程:原料加工→配料→混练→(成型)→干燥→烧成(熔制)→(成型)→检验→成品, 配料(颗粒级配又称(粒度)级配,由不同粒度组成的物料中各级粒度所占的数量,用百分数表示。)混料使两种以上不均匀物料的成分和颗粒均匀化,促进颗粒接触和塑化的操作过程称为混练。等内容; 耐火材料行业存在的问题1)钢铁行业竞争激烈,面临更大的成本压力2洁净钢的生产对耐火材料提出更高要求,除了要求长寿还要对钢水无污染3)研发有待加强,4)应注意可持续发展战略。 存在的差距: 1、通常用耐火材料综合消耗指标来衡量一个国家的钢铁工业与耐火材料的发展水平,我国吨钢消耗水还较高。(见下表) 2、耐火材料生产装备落后,新技术推广慢 3、原料不精,高纯原料的生产有困难。, 发展趋势:当今耐火材料的发展,一极是不定形化,而另一极则是定形耐火材料的高级化,概括起来就是朝着高纯化、精密化、致密化和大型化。着重开发氧化物和非氧化物复合的耐火材料。等。 问题:1合计可用作耐火原料总数为4000余种,其中常用于工业生产的耐火原料只有100种。why? 除了考虑熔点外,还要看它在自然界中存在的数量及分布情况,即作为耐火原料还应该具有来源广,成本低廉。在地球岩石层中,硅酸盐+铝酸盐数量最大占86.5%。金属Pt的熔点为1772℃,可以用作耐火原料,但是太昂贵了 2留意“烧成”与“烧结”的区别! 烧成是陶瓷、耐火材料制品烧成过程中最重要的物理、化学过程。所谓“烧结”,就是指坯体经过高温作用逐渐排出气孔而致密的过程。 第二章: 耐火材料的宏观结构、微观结构方面的知识, 如显微结构的类型;基质连续结构,主晶相连续结构;基质连续结构:液相数量较多或主晶相润湿性良好,主晶相被玻璃相包围起来,形成基质连续,主晶相不连续结构,如粘土砖。主晶相连续结构:液相数量较少或主晶相润湿不良,形成主晶相连续,基质不连续结构,如硅砖。 力学性能中抗折强度:材料单位面积所承受的极限弯曲应力,高温抗折强度:材料在高温下单位截面所能承受的极限弯曲应力、蠕变:材料在恒定的高温、恒定

北京科技大学+耐火材料期末复习

基质:基质是耐火材料中大晶体或骨料间隙中存在的物质。 主晶相:主晶相是指构成耐火制品结构的主体且熔点较高的晶相 耐火度:耐火度是指耐火材料在无荷重时抵抗高温作用而不熔化的性能。 显微结构:在光学和电子显微镜下分辨出的试样中所含有相的种类及各相的数量、形状、大小、分布取向和它们相互之间的关系,称为显微结构。 陶瓷结合:又称为硅酸盐结合,其结构特征是耐火制品主晶相之间由低熔点的硅酸盐非晶质和晶质联结在一起而形成结合。 直接结合:指耐火制品中,高熔点的主晶相之间或主晶相与次晶相间直接接触产生结晶网络的一种结合,而不是靠低熔点的硅镁酸盐相产生结合。 混练:使两种以上不均匀的物料的成分和颗粒均匀化,促进颗粒接触和塑化的操作过程称混炼。 液相烧结:凡有液相参加的烧结过程;液相起到促进烧结和降低烧结温度的作用。 低水泥浇注料:由水泥带入的CaO含量一般在1.0-2.5%之间的反絮凝浇注料。 热硬性结合剂:热硬性结合剂是指在常温下硬化很慢和强度很低,而在高于常温但低于烧结温度下可较快的硬化的结合剂 水硬性结合剂:水硬性结合剂是必须同水进行反应并在潮湿介质中养护才可逐渐凝结硬化的结合剂 气硬性结合剂:气硬性结合剂是在大气中和常温下即可逐渐凝结硬化而具有相当高强度的结合剂 减水剂:保持浇注料流动值基本不变的条件下,可显著降低拌和用水量的物质称为减水剂弹性后效:坯体压制时,外部压力被内部弹性力所均衡,当外力取消时,内部弹性力被释放出来,引起坯体膨胀的作用称为弹性后效 荷重软化点:以压缩0.6%时的变形温度作为被测材料的荷重软化温度,即荷重软化点 镁碳砖:镁碳砖是以烧结镁砂或电熔镁砂为主要原料,并加入适量的石墨和含碳质有机结合剂而制成的镁质制品。 电熔镁砂:由天然菱镁矿、水镁石、轻烧镁砂或烧结镁砂在电弧炉中高温熔融而成的镁质原料 矿化剂:加入耐火材料中,在烧成过程中能促进其他物质转变或结晶的少量物质。 防氧化剂:含碳耐火材料采用金属添加剂的作用在于抑制碳的氧化,被称为防氧化剂 可塑性: 物料受外力作用后发生变形而不破裂,在所施加使其变形的外力撤除后,变形的形态仍保留而不恢复原状,这种性质称为可塑性。 熔铸莫来石制品:由高铝矾土或工业氧化铝、粘土或硅石进行配料,在电弧炉内熔融,再浇铸成型及退火制成的耐火制品称为熔铸莫来石制品。 再结晶碳化硅制品:再结晶碳化硅制品是一种无结合物的碳化硅制品,它是在不加入结合剂的条件下,靠碳化硅晶粒的再结晶作用制成的。 水玻璃的模数:氧化硅与氧化钠的分子比称为水玻璃的模数。 捣打料:以粉粒状耐火物料与结合剂组成的松散状耐火材料称为捣打料。 耐火泥:耐火泥也叫铝酸盐水泥,是以铝矾土和石灰石为原料,经煅烧制得的以铝酸钙为主要成分、氧化铝含量约为50%的熟料,再磨制成的水硬性胶凝材料。

耐火材料的六大使用性能

耐火材料的六大使用性能 耐火材料的使用性能是指耐火材料在高温下使用时所具有的性能。包括耐火度、荷重软化温度、重烧线变化、抗热震性、抗酸性、抗碱性、抗氧化性、抗水化性和抗CO侵蚀性等。 (一般)耐火度 耐火度是指耐火材料在无荷重时抵抗高温作用而不熔化的性质,用于表征耐火材料抵抗高温作用的性能。 耐火度与熔点不同,熔点是结晶体的液相与固相处于平衡时的温度。绝大多数耐火材料都是多相非均质材料,无一定熔点,其开始出现液相到完全熔化是一个渐变过程。在相当宽的高温范围内,固液相并存,固如欲表征某种材料在高温下的软化和熔融的特征,只能以耐火度来度量。因此,耐火度是多相体达到某一特定软化程度的温度。 耐火度是指耐火材料在无荷重时抵抗高温作用而不熔化的性质,用于表征耐火材料抵抗高温作用的性能。耐火度是判定材料能否作为耐火材料使用的依据。 国际标准化组织规定耐火度达到1500℃以上的无机非金属材料即为耐火材料。耐火度的意义与熔点不同,不能把耐火度作为耐火材料的使用温度。 (二)荷重软化温度

荷重软化温度是耐火材料在一定的重负荷和热负荷共同作用下达到某一特定压缩变形时的温度,是耐火材料的高温力学性质的一项重要指标,它表征耐火材料抵抗重负荷和高温热负荷共同作用下保持稳定的能力。 荷重软化温度是耐火材料在一定的重负荷和热负荷共同作用下达到某一特定压缩变形时的温度,是耐火材料的高温力学性质的一项重要指标,它表征耐火材料抵抗重负荷和高温热负荷共同作用下保持稳定的能力。耐火材料高温荷重变形温度是其重要的质量指标,因为它在一定程度上表明制品在与其使用情况相仿条件下的结构强度。决定荷重软化温度的主要因素是制品的化学矿物组成,同时也与制品的生产工艺直接相关 (三)重烧线变化(高温体积稳定性) 首先应当了解耐火材料的高温体积稳定性是指其在高温下长期使用时,制品外形体积或线度保持稳定而不发生永久变形的性能。对烧结制品,一般以制品在无重负荷作用下的重烧体积变化率或重烧线变化率来衡量。重烧体积变化也称残余体积变形,重烧线变化也称残余线变形。 耐火制品的重烧变形量对判别制品的高温体积稳定性,保证砌体的稳定性,减少砌体的缝隙,提高其密封性和耐侵蚀性,避免砌体整体结构的破坏,都具有重要意义。 耐火材料的高温体积稳定性是指其在高温下长期使用时,制品外形体积或线度保持稳定而不发生永久变形的性能。对烧结制品,一般以制品在无重负荷作用下的重烧体积变化率或重烧线变化率来衡量。重烧体积变化也称残余体积变形,重烧线变化也称残余线变形。耐火制品的重烧变形量对判别制品的高温体积稳定性,保证砌体的稳定性,减少砌体的缝隙,提高其密封性和耐侵蚀性,避免砌体整体结构的破坏,都具有重要意义。

《材料结构与性能》习题

《材料结构与性能》习题 第一章 1、一25cm长的圆杆,直径2.5mm,承受的轴向拉力4500N。如直径拉细成2.4mm,问: 1)设拉伸变形后,圆杆的体积维持不变,求拉伸后的长度; 2)在此拉力下的真应力和真应变; 3)在此拉力下的名义应力和名义应变。 比较以上计算结果并讨论之。 2、举一晶系,存在S14。 3、求图1.27所示一均一材料试样上的A点处的应力场和应变场。 4、一瓷含体积百分比为95%的Al2O3(E=380GPa)和5%的玻璃相(E=84GPa),计算上限及下限弹性模量。如该瓷含有5%的气孔,估算其上限及下限弹性模量。 5、画两个曲线图,分别表示出应力弛豫与时间的关系和应变弛豫和时间的关系。并注出:t=0,t=∞以及t=τε(或τσ)时的纵坐标。

6、一Al2O3晶体圆柱(图1.28),直径3mm,受轴向拉力F ,如临界抗剪强度τc=130MPa,求沿图中所示之一固定滑移系统时,所需之必要的拉力值。同时计算在滑移面上的法向应力。 第二章 1、求融熔石英的结合强度,设估计的表面能为1.75J/m2;Si-O的平衡原子间距为1.6×10-8cm;弹性模量值从60到75GPa。 2、融熔石英玻璃的性能参数为:E=73GPa;γ=1.56J/m2;理论强度。如材料中存在最大长度为的裂,且此裂垂直于作用力的方向,计算由此而导致的强度折减系数。 3、证明材料断裂韧性的单边切口、三点弯曲梁法的计算公式:

与 是一回事。 4、一瓷三点弯曲试件,在受拉面上于跨度中间有一竖向切口如图2.41所示。如果E=380GPa,μ=0.24,求KⅠc值,设极限载荷达50㎏。计算此材料的断裂表面能。 5、一钢板受有长向拉应力350 MPa,如在材料中有一垂直于拉应力方向的中心穿透缺陷,长8mm(=2c)。此钢材的屈服强度为1400MPa,计算塑性区尺寸r0及其与裂缝半长c的比值。讨论用此试件来求KⅠc值的可能性。 6、一瓷零件上有以垂直于拉应力的边裂,如边裂长度为:①2mm;② 0.049mm;③2μm,分别求上述三种情况下的临界应力。设此材料的断裂韧性为 1.62 MPa·m2。讨论诸结果。

耐火材料概论知识点总结

硅砖的应用:是焦炉、玻璃熔窑、高炉热风炉、硅砖倒焰窑和隧道窑、有色冶炼和酸性炼钢炉及其它一些热工设备的良好筑炉材料。 粘土质耐火材料的原料 软质粘土 生产过程中通常以细粉的形式加入,起到结合剂和烧结剂的作用。苏州土和广西泥是我国优质软质粘土的代表。 硬质粘土 通常以颗粒和细粉的形式加入,前者起到配料骨架的作用,后者参与基体中高温反应,形成莫来石等高温形矿物。 结合剂 水和纸浆废液 粘土质耐火材料制品原料来源丰富,制造工艺简单,产量很大,广泛用于各种工业窑炉和工业锅炉上。如隧道窑,加热炉和热处理炉等的全部或大部分炉体,排烟系统内衬用耐火材料,其中钢铁冶金系统是粘土质耐火材料制品的大用户,用于盛钢桶,热风炉、高炉、焦炉等使用温度在1350℃以下的高温部位。 铝矾土的加热变化 a. 分解阶段(400~1200℃) b 二次莫来石化阶段(1200~1400℃或1500℃) 二次莫来石化时发生约10%的体积膨胀 c. 重结晶烧结阶段(1400~1500℃)。 ? 高铝质耐材的应用 ? 由于高铝质耐火材料制品的优良性能,因而被广泛应用于高温窑炉一些受炉气、炉 渣侵蚀,温度高承受载荷的部位。例如高铝风口、热风炉炉顶、电炉炉顶等部位。 ? 硅线石族制品具有较高的荷重软化温度、热震稳定性好、耐磨性和抗侵蚀性优良, 因此适用于钢铁、化工、玻璃、陶瓷等行业,如用作烟道、燃烧室、炉门、炉柱、炉墙及滑板等。在高炉上,为确保内衬结构的稳定性、密封性,避免碱性物的侵入和析出,或风口漏风,在出铁口、风口部位,选择内衬大块型组合砖结构的硅线石族耐火材料,延长了使用寿命。 ? 莫来石制品的抗高温蠕变、抗热震性能力远远优于包括特等高铝砖在内的其它普通 高铝砖 ,广泛应用于冶金工业的热风炉、加热炉、钢包,建材工业的玻璃窑焰顶、玻璃液流槽盖、蓄热室,机械工业的加热炉,石化工业的炭黑反应炉,耐火材料和陶瓷工业的高温烧成窑及其推板、承烧板等窑具。 刚玉耐材的原料 氧化铝 所有熔点在2000℃以上的氧化物中,氧化铝是一种最普通、最容易获 得且较为便宜的氧化物。氧化铝在自然界中的储量丰富。天然结晶的 Al 2O 3被称为刚玉,如红宝石、蓝宝石即为含Cr 2O 3或TiO 2杂质的刚玉。大 232232400~600()H O Al O H O Al O αα-?????→-℃刚玉假象+23222322400~600222H O Al O SiO H O Al O SiO ?????? →?℃+23223229503(2)324SiO Al O SiO Al O SiO ????→?℃+232232 12003232Al O SiO Al O SiO ≥+????→?℃

耐火材料结合剂的性质

结合剂 把由耐火粗颗粒料和粉料组成的散状耐火材料胶结在一起的物质,又称“胶结剂”。用作耐火材料的结合剂,不但要求具有较好的冷态和热态结合强度,而且要求具有较好的施工(成型)性能和使用性能。 分类耐火材料,尤其是不定形耐火材料所用的结合剂,随被结合材料的性能及用途不同而不同,品种繁多,一般按结合剂的化学性质和结合剂的硬化条件分类。 按结合剂的化学性质分有无机结合剂和有机结合剂。 (1)无机结合剂。按其化合物性质可分为6类。第1类为硅酸盐类。包括硅酸钙水泥、水玻璃(包括硅酸钠、硅酸钾水玻璃)和结合粘土。第2类为铝酸盐类。包括普通铝酸钙水泥(也称矾土水泥或高铝水泥)、纯铝酸钙水泥、铝酸钡水泥、含尖晶石铝酸钙水泥等。第3类为磷酸盐类。包括磷酸、磷酸二氢铝、磷酸镁、磷酸铵、铝铬磷酸盐、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠等。第4类为硫酸盐类。包括硫酸镁、硫酸铝、硫酸铁等。第5类为氯化物类。包括氯化镁(卤水)、氯化铁、聚合氯化铝(又称碱式氯化铝)等。第6类为溶胶类。包括硅溶胶、铝溶胶、硅铝溶胶等。 (2)有机结合剂。按制取方法分为两类。第l类为天然有机物,即从天然有机物中分离出的,包括淀粉、糊精、阿拉伯树胶、海藻酸钠、纸浆废液、焦油和沥青等。第2类为合成有机物,即通过化学反应或缩聚反应而合成的,包括甲阶酚醛树脂、线性酚醛树脂(又称酚醛清漆)、环氧树脂、t聚胺脂树脂、脲醛树脂、聚醋酸己烯脂、聚苯己烯、硅酸己酯、聚己烯醇类树脂、呋喃树脂等等。 按结合剂硬化条件分有水硬性、气硬性和热硬性结合剂。

(1)水硬性结合剂。加入散状耐火材料集料中、加水混合均匀并成型后,在潮湿条件下养护才能发生正常的凝结与硬化的结合剂,如硅酸盐水泥、铝酸盐水泥。 (2)气硬性结合剂。与散状耐火材料集料混合成型后,在自然干燥条件(常温)下养护即可发生凝结与硬化的结合剂,这类结合剂使用时一般要加硬化剂,如水玻璃加氟硅酸钠,磷酸或磷酸二氢铝加铝酸钙水泥或氧化镁,氧化硅微粉加铝酸钙水泥或氧化镁等。 (3)热硬性结合剂。与散状耐火材料集料混合成型后,在加热烘烤时才能发生硬化的结合剂,如磷酸、磷酸二氢铝、甲阶酚醛树脂等。 结合机理耐火材料用的结合剂,随结合剂的化学性质不同,其结合机理也不同。 (1)水化结合。借助于常温下结合剂与水发生水化反应生成水化产物而产生结合作用。如铝酸钙水泥加水后,发生水解和水化反应生成六方片状或针状CaO?A12O3? 10H2O(CAHl0)、2Ca0?AL2O3?8H2O(C2AH8)和立方粒状3Ca0?AL2O3?6H2O(C3AH6)晶体和氧化铝凝胶体(AL2O3gel),形成凝聚一结晶网而产生结合,反应如下: 又如p—AL2O3加水混合时,会发生水化反应而生成单斜板状、纤维状或粒状三羟铝石(Bayerite)和斜方板状勃姆石(Boehmite)而产生结合作用。反应如下:

材料结构与性能试题及详细答案

一、名词解释(分) 原子半径,电负性,相变增韧、气团 原子半径:按照量子力学地观点,电子在核外运动没有固定地轨道,只是概率分布不同,因此对原子来说不存在固定地半径.根据原子间作用力地不同,原子半径一般可分为三种:共价半径、金属半径和范德瓦尔斯半径.通常把统和双原子分子中相邻两原子地核间距地一半,即共价键键长地一半,称作该原子地共价半径();金属单质晶体中相邻原子核间距地一半称为金属半径();范德瓦尔斯半径()是晶体中靠范德瓦尔斯力吸引地两相邻原子核间距地一半,如稀有气体.资料个人收集整理,勿做商业用途 电负性:等人精确理论定义电负性为化学势地负值,是体系外势场不变地条件下电子地总能量对总电子数地变化率.资料个人收集整理,勿做商业用途 相变增韧:相变增韧是由含地陶瓷通过应力诱发四方相(相)向单斜相(相)转变而引起地韧性增加.当裂纹受到外力作用而扩展时,裂纹尖端形成地较大应力场将会诱发其周围亚稳向稳定转变,这种转变为马氏体转变,将产生近地体积膨胀和地剪切应变,对裂纹周围地基体产生压应力,阻碍裂纹扩展.而且相变过程中也消耗能量,抑制裂纹扩展,提高材料断裂韧性.资料个人收集整理,勿做商业用途 气团:晶体中地扩展位错为保持热平衡,其层错区与溶质原子间将产生相互作用,该作用被成为化学交互作用,作用地结果使溶质原子富集于层错区内,造成层错区内地溶质原子浓度与在基体中地浓度存在差别.这种不均匀分布地溶质原子具有阻碍位错运动地作用,也成为气团.资料个人收集整理,勿做商业用途 二、简述位错与溶质原子间有哪些交互作用.(分) 答:从交互做作用地性质来说,可分为弹性交互作用、静电交互作用和化学交互作用三类.弹性交互作用:位错与溶质原子地交互作用主要来源于溶质原子与基体原子间由于体积不同引起地弹性畸变与位错间地弹性交互作用.形成气团,甚至气团对晶体起到强化作用.弹性交互作用地另一种情况是溶质原子核基体地弹性模量不同而产生地交互作用.资料个人收集整理,勿做商业用途 化学交互作用:基体晶体中地扩展位错为保持热平衡,其层错区与溶质原子间将产生相互作用,该作用被成为化学交互作用,作用地结果使溶质原子富集于层错区内,造成层错区内地溶质原子浓度与在基体中地浓度存在差别,具有阻碍位错运动地作用.资料个人收集整理,勿做商业用途 静电交互作用:晶体中地位错使其周围原子偏离平衡位置,晶格体积发生弹性畸变,晶格畸变将导致自由电子地费米能改变,对于刃型位错来讲,滑移面上下部分晶格畸变量相反,导致滑移面两侧部分地费米能不相等,导致位错周围电子需重新分布,以抵消这种不平衡,从而形成电偶极,位错线如同一条电偶极线,在它周围存在附加电场,可与溶质原子发生静电交互作用.资料个人收集整理,勿做商业用途 三、简述点缺陷地特点和种类,与合金地性能有什么关系(分) 答:点缺陷对晶体结构地干扰作用仅波及几个原子间距范围地缺陷.它地尺寸在所有方向上均很小.其中最基本地点缺陷是点阵空位和间隙原子.此外,还有杂质原子、离子晶体中地非化学计量缺陷和半导体材料中地电子缺陷等.资料个人收集整理,勿做商业用途 在较低温度下,点缺陷密度越大,对合金电阻率影响越大.另外,点缺陷与合金力学性能之间地关系主要表现为间隙原子地固溶强化作用.资料个人收集整理,勿做商业用途 四、简述板条马氏体组织地组织形态、组织构成与强度与韧性地关系.(分) 答:板条马氏体地组织形态主要出现在低碳钢中,由许多成条排列地马氏体板条组成,大致平行地马氏体条组成地领域为板条束.每个晶粒内一般有个板条束,束地尺寸约为μ.一个马氏体板条束又由若干个板条组成,这些板条具有相同地惯习面,位向差很小,而板条束之间

耐火材料各性质

耐火材料的力学性质 耐火材料的力学性质是指材料在不同温度下的强度、弹性、和塑性性质。耐火材料在常温或高温的使用条件下,都要受到各种应力的作用而变形或损坏,各应力有压应力、拉应力、弯曲应力、剪应力、摩擦力、和撞击力等。 此外,耐火材料的力学性质,可间接反映其它的性质情况。 检验耐火材料的力学性质,研究其损毁机理和提高力学性能的途径,是耐火材料生产和使用中的一项重要工作内容。 4.1 常温力学性质 4.1.1 常温耐压强度σ压 定义;是指常温下耐火材料在单位面积上所能承受的最大压力,也即材料在压应力作用下被破坏的压力。 常温耐压强度σ压=P/A ,(pa) 式中;P—试验受压破坏时的极限压力,(N); A—试样的受压面积,(m2)。 一般情况下,国家标准对耐火材料制品性能指标的要求,视品种而定。其中,对常温耐压强度σ压的数值要求为50Mpa左右(相当于500kg/cm2);而耐火材料的体积密度一般为2.5g/cm3左右。据此计算,因受上方砌筑体的重力作用,导致耐火材料砌筑体底部受重压破坏的砌筑高度,应高达2000m以上。 可见,对耐火材料常温耐压强度的要求,并不是针对其使用中的受压损坏。而是通过该性质指标的大小,在一定程度上反映材料中的粒度级配、成型致密度、制品烧结程度、矿物组成和显微结构,以及其它性能指标的优劣。 体现材料性能质量优劣的性能指标的大小,不仅反映出来源于各种生产工艺因素与过程控制,而且反映过程产物气、固两相的组成和相结构状态以及相关性质指标间的一致性。一般而言,这是一条普遍规律。 4.1.2 抗拉、抗折、和扭转强度 与耐压强度类似,抗拉、抗折、和扭转强度是材料在拉应力、弯曲应力、剪应力的作用下,材料被破坏时单位面积所承受的最大外力。与耐压强度不同,抗拉、抗折、和扭转强度,既反映了材料的制备工艺情况和相关性质指标间的一致性,也体现了材料在使用条件下的必须具备的强度性能。抗折强度σ折按下式计算。

材料性能期中答案

1、What is the definition for Materials Properties (MP )?How do we classify materials properties?And please list some classification for MP.(材料特性(MP )的定义是什么?我们如何分类材料特性,请列出一些MP 的分类。) 答:MP :Materials ’Response to External Stimulus. 材料性能:材料在给定的外界条件下的行为。 怎样分类:根据材料对外界刺激做出的响应的类型进行分类。 分类:复杂性能(使用性能,工艺性能,复合性能) 化学性能(抗渗入性,耐腐蚀性等) 力学性能(刚度强度韧性等) 物理性能(热学光学磁学电学性能) 2. What is the core relationship between materials science and engineering? In order to obtain desired materials properties, what should we consider first to do with the materials? (材料科学与工程的核心是什么关系?为了获得所需的材料性能,我们应该首先考虑的材料的什么?) 答:材料科学与工程学的核心关系是性能(课件上面那个三角形的图) 为了提高对于材料性能的期望,我们首先要研究材料的结构与性能的关系,即研究材料学。 3. What is the most determinant for Materials mechanical properties? Why?(材料力学性能的决定因素是什么?为什么呢?) 答:材料的力学性能主要指材料在力的作用下抵抗变形和开裂的性能,影响材料力学性能的最重要的因素是材料的结构。这些结构包括:subatomic-atomic-molecular-nano-micro-macro.由于材料的结构决定了材料的屈服强度,塑性韧性,刚度等性质,所以材料的结构对材料的力学性能影响最大。 4. what is strength of materials? Please try to identify the difference yield strength ,tensile strength ,fatigue strength and theoretical fracture strength? (材料的强度是什么?请尝试找出屈服强度,拉伸强度,疲劳强度和理论断裂强度的差异?)(中文ppt) 材料在载荷作用下抵抗变形和破坏的能力就是材料的强度。 屈服强度代表材料开始产生明显塑性变形的抗力 疲劳强度是材料在承受大小和方向同时间做周期性变化的交变应力时,往往在远小于强度极限甚至小于屈服极限的应力作用下就发生断裂。 理论断裂强度是无缺陷材料的理论预测值, 其中E 为杨氏模量,为解理面的表面能,a 为材料内部原子间的距离 5.Please describe yielding phenomena for materials, and its practical/engineering meaning. As long as there are no yielding phenomena for some materials, how do we determine the yield strength? (请描述为材料的屈服现象(书上p16),其实际/工程意义。有一些材料没有屈服现象,我们如何确定的屈服强度?) 屈服现象是材料开始产生明显塑性变形的标志,对应图中bd 段, 2 1)(a E c s γσ≈

耐火材料性能测定实验

耐火材料性能测定实验 一、实验目的 1、 2、 3、 : : 二、耐火材料的定义〔参考:耐火材料(教科书)〕 三、耐火材料的分类和用途〔:耐火材料(教科书)〕 四、耐火材料的生产流程和工艺〔参考:耐火材料(教科书)〕 五、耐火材料性能测定的意义〔参考:耐火材料的性能测定与评价(到图书馆借阅)〕 六、耐火材料有哪些性能测定〔参考:耐火材料的性能测定与评价(到图书馆借阅)〕 我们选做其中二个性能测定实验 (一)耐火材料高温导热系数测定(实验资料见下面) (二)耐火材料抗热震性能测定,而且选用电炉加热实验的方法〔参考:耐火材料的性能测定与评价(到图书馆借阅)〕 (一)耐火材料高温导热系数测定 一、实验目的 1、巩固和深化稳定导热过程的基本理论,学会材料高温导热系数的测定方法及测量装置的工作原理。 2、测定试件的导热系数,确定试件导热系数与温度的关系。 二、基本原理 导热系数是耐火、绝热、保温材料的重要热物理参数之一,是材料绝热与保温性能优劣的主要指标。测定这些材料的导热系数,特别是高温条件下的导热系数,对于研究材料性质的现代理论,及深入了解热传导过程的机理,是十分必要 的。 导热系数测定装置,是根据付立叶单向度平壁稳定导热过程的基本原理,来测定耐火、绝热和保温材料的高温导热系数。实践证明,当长度与宽度为厚度的8 ~10倍以上时,平壁边缘的影响可以忽略不计。这样的平壁导热可简化为一维导 热,这时的导热可认为只沿厚度(X轴)方向进 行。见图1一1所示。

根据付立叶导热方程式写成: dx dT q λ= [W/m 2] (8—1) 将(1)式积分得:)T T (q 21-=δ λ [W/m 2] (8—2) 通过面积A 的热流量Q 为: )T T (A Q 21-?= δλ [W] 所以: )T A(T Q 21-?=δ λ [W/(m ·k )] (8—3) 式中:λ——高温导热系数 [W/(m ·k )] q ——热流密度 [W/m 2] A ——试件测试区面积 [m 2] δ——试件厚度 [m ] T 1——试件高温面温度 [K] T 2——试件低温面温度 [K] 因此,只要在实验过程中测定了T 1,T 2和Q ,并已知试件的厚度δ和测量面积A ,就可以通过式(3)计算出被测材料在平均温度[(T 1+T 2)/2]下的导热系数。 三、测定装置 测定装置主要由单方向加热炉、控温系统和蒸汽量热装置等三部分组成。见照片8-1。 1、单方向加热炉的结构示意图见图8-2所示。加热炉由经过处理的硅碳棒作发热体;炉衬用耐火、耐热的保温材料砌成;在炉腔底部放置碳化硅板作为均热板。均热板的中心处,从下面伸出一热电偶,用来测量试件高温面的温度,均热板上面放置被测试件,试件上面中心处放置另一个热电偶,用来测量试件低温面的温度。试件四周设有耐火耐热保温材料的衬环。 照片8-1 2、加热炉由数字温度控制器和可控硅等组成的控温系统来进行加热和控温。 3、量热装置主要由量热筒、恒温筒、保温筒、设有隔热环及汽体浮化膜的底盘和汽水分离器等组成(其结构示意图见图8-3)。量热装置中心的量热筒是整个装置的核心,它吸取来自单方向加热炉通过试件的热量,使其内部的纯蒸馏水变成一个大气压下100℃的水蒸汽。水蒸汽经过多级汽水分离器分离后,进入冷凝器冷凝成水。根据冷凝水的重量,便可求得通过试件的热流量Q 。汽水分离器的作用是把由于水的激烈沸腾而混入蒸汽的微小水滴与纯蒸汽分离开来,使测量数据更加准确。 图1—1 单向平壁的一维 导热过程示意图

耐火材料的六大使用性能图文稿

耐火材料的六大使用性 能 文件管理序列号:[K8UY-K9IO69-O6M243-OL889-F88688]

耐火材料的六大使用性能 耐火材料的使用性能是指耐火材料在高温下使用时所具有的性能。包括耐火度、荷重软化温度、重烧线变化、抗热震性、抗酸性、抗碱性、抗氧化性、抗水化性和抗CO侵蚀性等。 (一般)耐火度 耐火度是指耐火材料在无荷重时抵抗高温作用而不熔化的性质,用于表征耐火材料抵抗高温作用的性能。 耐火度与熔点不同,熔点是结晶体的液相与固相处于平衡时的温度。绝大多数耐火材料都是多相非均质材料,无一定熔点,其开始出现液相到完全熔化是一个渐变过程。在相当宽的高温范围内,固液相并存,固如欲表征某种材料在高温下的软化和熔融的特征,只能以耐火度来度量。因此,耐火度是多相体达到某一特定软化程度的温度。 耐火度是指耐火材料在无荷重时抵抗高温作用而不熔化的性质,用于表征耐火材料抵抗高温作用的性能。耐火度是判定材料能否作为耐火材料使用的依据。 国际标准化组织规定耐火度达到1500℃以上的无机非金属材料即为耐火材料。 耐火度的意义与熔点不同,不能把耐火度作为耐火材料的使用温度。 (二)荷重软化温度

荷重软化温度是耐火材料在一定的重负荷和热负荷共同作用下达到某一特定压缩变形时的温度,是耐火材料的高温力学性质的一项重要指标,它表征耐火材料抵抗重负荷和高温热负荷共同作用下保持稳定的能力。 荷重软化温度是耐火材料在一定的重负荷和热负荷共同作用下达到某一特定压缩变形时的温度,是耐火材料的高温力学性质的一项重要指标,它表征耐火材料抵抗重负荷和高温热负荷共同作用下保持稳定的能力。耐火材料高温荷重变形温度是其重要的质量指标,因为它在一定程度上表明制品在与其使用情况相仿条件下的结构强度。决定荷重软化温度的主要因素是制品的化学矿物组成,同时也与制品的生产工艺直接相关 (三)重烧线变化(高温体积稳定性) 首先应当了解耐火材料的高温体积稳定性是指其在高温下长期使用时,制品外形体积或线度保持稳定而不发生永久变形的性能。对烧结制品,一般以制品在无重负荷作用下的重烧体积变化率或重烧线变化率来衡量。重烧体积变化也称残余体积变形,重烧线变化也称残余线变形。 耐火制品的重烧变形量对判别制品的高温体积稳定性,保证砌体的稳定性,减少砌体的缝隙,提高其密封性和耐侵蚀性,避免砌体整体结构的破坏,都具有重要意义。

材料结构与性能试题及详细答案

《材料结构与性能》试题 一、名词解释(20分) 原子半径,电负性,相变增韧、Suzuki气团 原子半径:按照量子力学的观点,电子在核外运动没有固定的轨道,只是概率分布不同,因此对原子来说不存在固定的半径。根据原子间作用力的不同,原子半径一般可分为三种:共价半径、金属半径和范德瓦尔斯半径。通常把统和双原子分子中相邻两原子的核间距的一半,即共价键键长的一半,称作该原子的共价半径(r c);金属单质晶体中相邻原子核间距的一半称为金属半径(r M);范德瓦尔斯半径(r V)是晶体中靠范德瓦尔斯力吸引的两相邻原子核间距的一半,如稀有气体。 电负性:Parr等人精确理论定义电负性为化学势的负值,是体系外势场不变的条件下电子的总能量对总电子数的变化率。 相变增韧:相变增韧是由含ZrO2的陶瓷通过应力诱发四方相(t相)向单斜相(m相)转变而引起的韧性增加。当裂纹受到外力作用而扩展时,裂纹尖端形成的较大应力场将会诱发其周围亚稳t-ZrO2向稳定m-ZrO2转变,这种转变为马氏体转变,将产生近4%的体积膨胀和1%-7%的剪切应变,对裂纹周围的基体产生压应力,阻碍裂纹扩展。而且相变过程中也消耗能量,抑制裂纹扩展,提高材料断裂韧性。 Suzuki气团:晶体中的扩展位错为保持热平衡,其层错区与溶质原子间将产生相互作用,该作用被成为化学交互作用,作用的结果使溶质原子富集于层错区内,造成层错区内的溶质原子浓度与在基体中的浓度存在差别。这种不均匀分布的溶质原子具有阻碍位错运动的作用,也成为Suzuki气团。 二、简述位错与溶质原子间有哪些交互作用。(15分) 答:从交互做作用的性质来说,可分为弹性交互作用、静电交互作用和化学交互作用三类。 弹性交互作用:位错与溶质原子的交互作用主要来源于溶质原子与基体原子间由于体积不同引起的弹性畸变与位错间的弹性交互作用。形成Cottrell气团,甚至Snoek气团对晶体起到强化作用。弹性交互作用的另一种情况是溶质原子核基体的弹性模量不同而产生的交互作用。 化学交互作用:基体晶体中的扩展位错为保持热平衡,其层错区与溶质原子间将产生相互作用,该作用被成为化学交互作用,作用的结果使溶质原子富集于层错区内,造成层错区内的溶质原子浓度与在基体中的浓度存在差别,具有阻碍位错运动的作用。 静电交互作用:晶体中的位错使其周围原子偏离平衡位置,晶格体积发生弹性畸变,晶格畸变将导致自由电子的费米能改变,对于刃型位错来讲,滑移面上下部分晶格畸变量相反,导致滑移面两侧部分的费米能不相等,导致位错周围电子需重新分布,以抵消这种不平衡,从而形成电偶极,位错线如同一条电偶极线,在它周围存在附加电场,可与溶质原子发生静电交互作用。 三、简述点缺陷的特点和种类,与合金的性能有什么关系(15分) 答:点缺陷对晶体结构的干扰作用仅波及几个原子间距范围的缺陷。它的尺寸在所有方向上均很小。其中最基本的点缺陷是点阵空位和间隙原子。此外,还有杂质原子、离子晶体中的非化学计量缺陷和半导体材料中的电子缺陷等。 在较低温度下,点缺陷密度越大,对合金电阻率影响越大。另外,点缺陷与合金力学性能之间的关系主要表现为间隙原子的固溶强化作用。

最新材料科学基础课后习题答案

《材料科学基础》课后习题答案 第一章材料结构的基本知识 4. 简述一次键和二次键区别 答:根据结合力的强弱可把结合键分成一次键和二次键两大类。其中一次键的结合力较强,包括离子键、共价键和金属键。一次键的三种结合方式都是依靠外壳层电子转移或共享以形成稳定的电子壳层,从而使原子间相互结合起来。二次键的结合力较弱,包括范德瓦耳斯键和氢键。二次键是一种在原子和分子之间,由诱导或永久电偶相互作用而产生的一种副键。 6. 为什么金属键结合的固体材料的密度比离子键或共价键固体为高? 答:材料的密度与结合键类型有关。一般金属键结合的固体材料的高密度有两个原因:(1)金属元素有较高的相对原子质量;(2)金属键的结合方式没有方向性,因此金属原子总是趋于密集排列。相反,对于离子键或共价键结合的材料,原子排列不可能很致密。共价键结合时,相邻原子的个数要受到共价键数目的限制;离子键结合时,则要满足正、负离子间电荷平衡的要求,它们的相邻原子数都不如金属多,因此离子键或共价键结合的材料密度较低。 9. 什么是单相组织?什么是两相组织?以它们为例说明显微组织的含义以及显微组织对性能的影响。 答:单相组织,顾名思义是具有单一相的组织。即所有晶粒的化学组成相同,晶体结构也相同。两相组织是指具有两相的组织。单相组织特征的主要有晶粒尺寸及形状。晶粒尺寸对材料性能有重要的影响,细化晶粒可以明显地提高材料的强度,改善材料的塑性和韧性。单相组织中,根据各方向生长条件的不同,会生成等轴晶和柱状晶。等轴晶的材料各方向上性能接近,而柱状晶则在各个方向上表现出性能的差异。对于两相组织,如果两个相的晶粒尺度相当,两者均匀地交替分布,此时合金的力学性能取决于两个相或者两种相或两种组织组成物的相对量及各自的性能。如果两个相的晶粒尺度相差甚远,其中尺寸较细的相以球状、点状、片状或针状等形态弥散地分布于另一相晶粒的基体内。如果弥散相的硬度明显高于基体相,则将显著提高材料的强度,同时降低材料的塑韧性。 10. 说明结构转变的热力学条件与动力学条件的意义,说明稳态结构和亚稳态结构之间的关系。 答:同一种材料在不同条件下可以得到不同的结构,其中能量最低的结构称为稳态结构或平衡太结构,而能量相对较高的结构则称为亚稳态结构。所谓的热力学条件是指结构形成时必须沿着能量降低的方向进行,或者说结构转变必须存在一个推动力,过程才能自发进行。热力学条件只预言了过程的可能性,至于过程是否真正实现,还需要考虑动力学条件,即反应速度。动力学条件的实质是考虑阻力。材料最终得到什么结构取决于何者起支配作用。如果热力学推动力起支配作用,则阻力并不大,材料最终得到稳态结构。从原则上讲,亚稳态结构有可能向稳态结构转变,以达到能量的最低状态,但这一转变必须在原子有足够活动能力的前提下才能够实现,而常温下的这种转变很难进行,因此亚稳态结构仍可以保持相对稳定。 第二章材料中的晶体结构 1. 回答下列问题: (1)在立方晶系的晶胞内画出具有下列密勒指数的晶面和晶向: 32)与[236] (001)与[210],(111)与[112],(110)与[111],(132)与[123],(2 (2)在立方晶系的一个晶胞中画出(111)和(112)晶面,并写出两晶面交线的晶向指数。 解:(1)

《材料结构与性能》课程论文

《材料结构与性能》课程论文 刚玉-尖晶石浇注料微结构参数控制及其强度、热震稳定性和抗渣性能研究 学生姓名:周文英 学生学号:201502703043 撰写日期:2015年11月

摘要 本文通过使用环境对耐火材料的要求,耐火材料与结构参数的分析,耐火材 料结构控制措施进展分析等方面总结了耐火材料的使用现状,并提出了下一步耐 火材料的改进措施。分别是:在基质中加入一定量的硅微粉,改变液相的粘度, 提高抗渣性;控制铝镁浇注料基质的粒径分布,使大颗粒含量一定保证其高温强度;使用球形轻骨料代替原来的致密骨料,提高气孔率,降低体积密度,提高能 源利用率,降低能耗。 关键词:铝镁浇注料;高温强度;抗渣性;热震稳定性 Abstract Requirements of the apply for fire resistance, analysis of refractory materials and structure parameters, current application and the promotion about the refractory are introduced in this paper. It included that: add some sillicon power into matrix in order to improve the viscosity of the liquid for abtaining better slag resistance; control the distribution of the particle in the matrix to ensure the high temperature strength; use spherical light aggregate instead of the original density aggregate to improve porosity and the rate of energy. Keywords:Alumina-Magnesia castable; high temperature strength; slag resistance; themal shock resistance.

耐火材料复习资料

耐火材料:是指耐火度不低于1580℃的无机非金属材料。 主晶相:是指构成制品结构的主体且熔点较高的晶相。 基质:是指耐火材料中大品体或骨料间隙中存在的物质。 直接结合:指耐火制品中,高熔点的主晶相之间或主晶相与次晶相间直接接触产生结晶网络的一种结合,而不是靠低熔点的硅酸盐相产生结合。 成型:借助外力和模型将坯料加工成为具有一定尺寸、形状和强度的坯体或制品的过程。 主晶相陶瓷结合:又称为硅酸盐结合,其结构特征是耐火制品主晶相之间由低熔点的硅酸盐非晶质和晶质联结在一起而形成结合。 酸性耐火材料:含有相当数量的游离二氧化硅(Si02)。酸性最强的耐火材料是硅质耐火材料,几乎由94?97%的游离硅氧(Si02)构成。粘土质耐火材料与硅质相比,游离硅氧(Si02)的量较少,是弱酸性的。 碱性耐火材料:含有相当数量的MgO 和CaO 等,镁质和白云石质耐火材料是强碱性的, 格镁系和镁橄榄右质耐火材料以及尖晶石耐火材料属于弱诚性耐火材料。 热震稳定性:耐火材料抵抗温度的急剧变化而不破坏的性能。 抗渣性:耐火材料在高温下抵抗熔渣侵蚀怍用而不破坏的能力。 粘土质耐火材料:是用天然产的各种粘土作原料,将一部分粘土预先煅烧成熟料,并与部分生粘土配合制成Al2O3含量为30%-46%的硅酸盐铝质耐火材料。 耐火泥:是由粉状物料和结合剂组成的供调制泥浆用的不定形耐火材料。 矿化剂:泛指内生成矿作用中对成矿物质的运移和集中起重要媒介作用的物质。 防氧化剂:含碳耐火材料采用金属添加剂的作用在于抑制碳的氧化, 被称为防氧化剂 减水剂:是指在能在保持耐火浇注料的流动值基本不变的条件下,显著降低拌和用水量的物质。 镁碳砖:是由高熔点碱性氧化镁(2800℃)和难以被炉渣浸润的高熔点碳素材料为原料,添加各种非氧化物添加剂,用碳质结合剂结合而成的不烧碳复合材料。 电熔镁砂是以优质镁砂为原料经过熔化而制成。 低水泥浇注料:由耐火细粉和结合剂组成的基质中,用超细粉(指粒度小于10μm )来取代部分或大部分铝酸钙水泥,在加入少量分散剂使超细粉均匀地分散于骨料颗粒之间,填充在亚微米级的空隙中,从而形成均匀致密的组织结构。 液相烧结:凡有液相参加的烧结过程;液相起到促进烧结和降低烧结 温度的作用。 ,式子中的系数m 是SiO2/Na2O 的摩尔比。 显微结构:在光学和电子显微镜下分辨出的试样中所含有相的种类 及各相的数量、形状、大小、分布取向和它们相互之间的 关系,称为显微结构。 气硬性结合剂:气硬性结合剂是在大气中和常温下即可逐渐凝结硬化 而具有相当高强度的结合剂 热硬性结合剂:热硬性结合剂是指在常温下硬化很慢和强度很低,而在高于常温但低于烧结温度下可较快的硬化的结合剂 问答题: 1.耐火材料的组织结构有那两个类型? 答:宏观组织结构和微观组织结构。 2.耐火材料的高温蠕变可划分为哪三个特征阶段? 答:一次蠕变初期蠕变或减速蠕变;第2次蠕变或粘性蠕变,又可称为均速锘变或稳态蟠变;第3次蠕变又称加速緩变。 3. 莫来石、菱镁矿、白云石、镁铝尖晶石和镁橄榄石的分子式。 答:,,, ,。 4、杂质成分与主成分共熔产生液相对耐火材料性能有何影响。 222??水玻璃的模数:是在水玻璃(Na O mSiO nH O )2323:3Al 2O Si O 莫来石22MgO SiO ?镁橄榄石:33 白云石:CaCO MgCO 3Mg CO 菱镁矿:23MgO Al O 镁铝尖晶石:

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