塑性相成型:金屬在應(yīng)力作用下晶格會(huì)發(fā)生滑移,具有塑性特征,將其引入到耐火材料中,相對(duì)于堅(jiān)硬的無(wú)機(jī)材料顆粒,在成型過(guò)程中其將發(fā)揮塑性成型特點(diǎn),使得在相同的成型壓力下制備的生坯密度較未添加金屬試樣的高。
促進(jìn)燒結(jié):金屬對(duì)耐火材料的促燒結(jié)作用可歸于兩方面因素:
其一,引入金屬形成的塑性相成型能夠提高坯體的密度,縮短顆粒間的距離,減小燒制過(guò)程中擴(kuò)散傳質(zhì)所需的能量;
其二,金屬的熔點(diǎn)一般低于耐火材料原料,其能在較低的溫度下生成液相,液相形成的毛細(xì)管力及其本身的粘性流動(dòng)加快了原子的遷移速率和坯體收縮,促進(jìn)了燒結(jié)的致密化進(jìn)程。
改善韌性:金屬可通過(guò)裂紋橋聯(lián)、裂紋偏轉(zhuǎn)和裂紋屏障等機(jī)制來(lái)改善復(fù)合材料的韌性,其中裂紋橋聯(lián)是Z有效的增韌機(jī)制,即當(dāng)裂紋擴(kuò)展到金屬材料和基體材料的界面時(shí),因金屬顆粒的延展性,裂紋使其受力拉長(zhǎng),其將在裂紋的上下表面施加一個(gè)橋聯(lián)應(yīng)力,一方面可阻止裂紋的張開(kāi)而減小裂紋的強(qiáng)度因子,另外還能隨裂紋的張開(kāi)而發(fā)生塑性變形,消耗了裂紋的能量,起增韌作用。
抗氧化性:碳復(fù)合耐火材料由于碳的存在使其具有優(yōu)越的抗熱震性和抗渣性,但卻存在易氧化的缺陷,碳一旦被氧化,其具有的優(yōu)勢(shì)將喪失殆盡。為了充分發(fā)揮碳復(fù)合耐火材料的優(yōu)勢(shì),常通過(guò)添加適當(dāng)?shù)奶砑觿﹣?lái)提高其抗氧化性。金屬由于性能活潑,易于與O2和CO等反應(yīng),已在耐火材料中作為抗氧化劑使用,常用作抗氧劑的有Al、Si、Mg及相應(yīng)的合金等。
原位反應(yīng)生成非氧化物:將金屬引入到耐火材料,在燒制過(guò)程中,利用其與原料組分或周?chē)臍怏w反應(yīng)生成非金屬增強(qiáng)增韌相,可以達(dá)到改善基體常溫和高溫性能及抗熱震性等效果。目前,該項(xiàng)技術(shù)已得到了廣泛的關(guān)注。
由以上可知,金屬添加到耐火材料中,對(duì)耐火材料的力學(xué)性能和抗氧化性等均起到了積極的作用,這預(yù)示著它們?cè)谀突鸩牧现芯哂袕V闊的應(yīng)用前景。隨著科技的不斷發(fā)展和科學(xué)領(lǐng)域的不斷突破,金屬?gòu)?fù)合耐火材料的性能將不斷優(yōu)化,其應(yīng)用范圍也將進(jìn)一步擴(kuò)大。
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