簡介
眾所周知,材料隨溫度的升降,產生膨脹或收縮。如果膨脹或收縮受到約束不能自由發展時,材料內部會產生應力。此種因材料的熱膨脹或收縮而引起的內應力稱為熱應力。熱應力不僅在具有機械約束的條件下產生,而且均質材料中出現溫度梯度,非均質固體中各相之間熱膨脹係數的差別,甚至單相多晶體中熱膨脹係數各向異性,都是產生熱應力的根源。
觀點
耐火材料是非均質的脆性材料,與金屬製品相比,由於它的熱膨脹率較大,熱導率和彈性較小,以及抗張強度低等,抗熱應力而不破壞的能力差,導致其抗熱震性較低。
材料的熱震破壞可分為兩大類:一類是瞬時斷裂,稱為熱衝擊斷裂;另一類是在熱衝擊循環作用下,先出現開裂,剝落,然後變質和碎裂,終至整體損壞,稱為熱震損傷。對於脆性耐火材料抗熱震性的評價源於兩種觀點。
一種是基於熱彈性理論,以熱應力Sh和材料固有強度Sf之間的平衡條件作為熱震破壞的判據:
Sh≥Sf
當材料固有強度不足以抵抗熱震溫差△T引起的熱應力時,就導致材料瞬時斷裂,即所謂的“熱震斷裂”。
另一種是基於斷裂力學概念,以熱彈性應變能W和材料的斷裂能U之間的平衡條件為熱震破壞的判據:
W≥U
當熱應力導致的儲存於材料中的應變能W足以支付裂紋成核和擴展形成新生表面所需要的能量U,裂紋就可能形成和擴展。它把材料的抗熱震性和其物理性質的變化聯繫起來,探討材料在受熱過程中出現的開裂、剝落、退化、變質終至碎裂,損壞的過程,即所謂的熱損傷過程。