耐火材料的抗機械沖擊性能

耐火材料抗機械沖擊性能主要由抗折強度控制，而斷裂韌性的影響程度則較小。這也就是說，對於抗機械沖擊性來說，耐火材料具有*大的抗折強度是獲得*佳使用性能的*好途徑。

在裂紋緩慢擴展的條件下，材料的抗熱震性主要受抗折強度和線膨脹系數控制。E模數和斷裂功γwof的影響主要在參數中體現，參數Rst，是規定與穩定斷裂有關的參數。由式3-20看出，耐火材料的線膨脹系數α和E模數越小，斷裂功γwof越大，Rst值就越大，裂紋開始擴展需要的溫度差也就越大，裂紋的穩定性就越好。

抗折強度和參數，可共同用於提高耐火材料的抗機械沖擊性和抗熱震性。

這樣看來，只要能控制耐火材料抗折強度和參數心值並使之達到*佳化，就能使耐火材料的抗機械沖擊性(裂紋產生)和抗熱震性(裂紋產生和擴展)達到*佳化。因此，對應的耐火材料便能與前面所討論的使用條件相適應。為此，可通過下面公式中的新參數，作為設計耐火材料的依據：

Rs≈Rstσf＝（σf/α）（γwof/E）1/2

由於耐火材料抗熱震性提高的影響程度要高於抗機械沖擊性，故應當使Rst，極限化。

從物理學角度來觀察，認為短裂紋可提高強度，而長裂紋會降低剛性，兩種裂紋都能形成高應力而產生斷裂。因此，根據斷裂力學框架，結合耐火材料結構特點，采取必要的工藝，便可改善耐火材料的抗機械沖擊性和抗熱震性。具體說來，能滿足這些要求的耐火材料的配方設計應依據以下原則：

(1)選用線膨脹系數低的材料或者在燒成過程中或者在使用時產生永*性收縮的原料組合以降低熱應力。

(2)通過優化顆粒分布和制造工藝以降低耐火材料的氣孔率，提高抗折強度。

(3)設計*佳的顯微結構，采取阻止裂紋擴展、消耗裂紋擴展動力，以改善靭化機制，主要是使裂紋轉向和裂紋分叉。

(4)為了使裂紋轉向，則需要使用大小尺寸都有的骨料，采用大尺寸強力骨料也會使裂紋轉向，改善晶間裂紋性能。在存在穿晶裂紋特性的情況時，用燒結而不是電熔骨料可提高抗裂紋擴展性能，這樣會使裂紋轉向，進入骨料中。

(5)為了促使裂紋分叉，基質部分的設計可能需要采用具有不同的和(或)各向異性的線膨脹系數的材料，以增強熱膨脹失配，這可形成大量的微裂紋。不過，應設法達到*佳平衡以避免微裂紋聚結。