Постоянство объемов при высоких температурах.
Это свойство характерно для огнеупорных материалов, которые длительно работают при высоких температурах. Продолжительная служба при высоких температурах вызывает изменение фазового состава, перекристаллизацию и дополнительное спекание. Под влиянием этих изменений уменьшается или увеличивается объем изделий, т.е. происходит их дополнительная усадка или расширение, т.е. рост положительно сказывается на стойкости кладки, особенно в сводах печей, уплотняется кладка. Но чрезмерное расширение вызывает вспучивание свода, нарушение его герметичности. Расширение может быть вызвано с происходящим при перекристаллизации уменьшением плотности вновь образующихся фаз. Например в динасе при перекристаллизации кварца не перешедшего во время обжига в тридимит и кристаболит с 2,65 уменьшается плотность до2,3-2,32 г/см3. Это приводит к дополнительному росту изделий. Огнеупоры, содержащие большое количество стекловидной фазы, например шамотные могут расширяться и вспучиваться. Вспучивание связано с расширением образующихся газообразных продуктов, выход которых затрудняется стеклофазой. Большая часть керамических изделий в процессе службы при высоких температурах уплотняется, что приводит к дополнительной усадки. В результате большой дополнительной усадки раскрываются швы кладки, что снижает шлакоустойчивость, термическую стойкость футеровки, вызывает оседание сводов и стен.
Дополнительная усадка вызывается главным образом неполнотой завершения процесса при обжиге, поэтому огнеупоры рекомендуют обжигать, при температурах соответствующих условиям их дальнейшей службы.
Термическое старение
Длительность пребывания керамики при высоких температурах сопровождается рекристаллизацией. В результате рекристаллизации размер крупных зерен увеличивается, а количество зерен определенного промежуточного размера сокращается, в результате крупность зерен достигает 100 микрон, а имеющиеся примеси и поры выходят за границу зерен. Изменение микроструктуры сопровождается резким понижением прочности материала. Ослабляет процесс рекристаллизации, значит, количество стекловидной фазы, при этом прямого контакта кристаллических зерен между собой нет, а перенос кристаллического вещества через стеклофазу идет очень медленно.
Ползучесть
Керамические материалы имеют малую величину упругой деформации, которая при увеличении напряжения сменяется разрушением материала, но при высоких температурах керамика приобретает …
Т.е. ползучесть является термически активизированным процессом, для его протекания необходимо преодоление определенного энергетического барьера, которому соответствует предел текучести. После этого наблюдается три стадии ползучести:
1 – неустановившаяся первая ползучесть.
2 – установившаяся вторая ползучесть.
3 – кратковременная третья ползучесть.
Механизм ползучести керамики связан с дефектами кристаллической решетки и с вязким течением по границам зерен. При высоких температурах происходит скольжение дислокаций и их переползание из одной плоскости скольжения в другую, вызывая деформацию с первого структурного элемента на прилегающие элемента без нарушения сплошности материала. В то же время границы зерен керамического тела имеют резко выраженный аморфизированный характер, обусловленный разупорядоченным кристаллическим строением, это и определяет их способность к вязкому течению в случае приложения напряжений. Увеличение размера кристаллов, ведущая к сокращению протяженности границы зерен уменьшает скорость ползучести. Наличие легкоплавких примесей резко увеличивает скорость ползучести. Величину скорости ползучести измеряют пределом прочности при изгибе с нагружением в четырех точках.