开发与应用NAIHUOCAILIAO/耐火材料2005,39(4)266~269266NAIHUOCAILIAO/耐火材料2005/4高铝砖高温弯曲应力-应变关系徐恩霞钟香崇郑州大学高温功能材料河南省重点实验室郑州450052摘要采用研制的高温弯曲应力-应变测试仪研究了Ⅰ等高铝砖DL-80、Ⅱ等高铝砖GL-75和Ⅲ等高铝砖GL-55在不同温度下的力学性能,包括应力-应变曲线、弹性模量、抗折强度和断裂时的最大变形量。结果表明:高铝砖在不同温度下的应力-应变关系可以分为弹性阶段、塑性阶段和粘滞流动阶段;在低、中温范围内,高铝砖的弹性模量和抗折强度随温度的上升而增加,到达某一转折温度后,随温度的上升而明显下降;3种高铝砖高温力学性能从高到低的排列顺序为:Ⅱ等>Ⅰ等>Ⅲ等。关键词高铝砖,应力-应变关系,弹性模量,抗折强度,高温弯曲试验方法耐火材料的高温力学性能通常采用荷重软化温度、高温压蠕变和高温抗折强度等来表征。但荷重软化温度和高温压蠕变描述的只是试样在恒定压应力下的变形-温度关系[1]和变形-时间关系[2],高温抗折强度反映的只是试样所能承受的最大应力[3],它们均不能描述材料在高温下受力时的应力-应变关系。为了更全面、更深入地研究耐火材料在高温下的力学性能,郑州大学高温功能材料河南省重点实验室与洛阳某公司合作,研制出了新的耐火材料高温弯曲应力-应变测试仪[4],并且研究出了相应的测试方法。本文报道了采用应力-应变测试仪对3种高铝砖(电炉顶用Ⅰ等高铝砖DL-80、Ⅱ等高铝砖GL-75、Ⅲ等高铝砖GL-55)高温力学性能的研究结果。****1实验1.1测试仪器高温弯曲应力-应变测试仪[4]由加荷系统、电加热系统、测量系统(包括压力测量和变形量测量)和自动控制系统四部分组成。加荷和电加热部分的示意图见图1。压力和变形量的测量分别采用压力传感器和位移传感器,位移传感器置于两下支承点中间(如图1所示)。该仪器既可以准确测量耐火材料在某一温度下的应力-应变关系,并由此计算其弹性模量(或显弹性模量)和耐火材料的高温弯曲蠕变。本仪器能实现多种方式的加荷和卸荷,如:恒应力加荷、恒加荷速率加荷、变加荷速率加荷以及恒卸荷速率卸荷和变卸荷速率卸荷等,并且能够在不同气氛下对试样进行上述测试。图1加荷和电加热部分的示意图Fig.1Sketchofthree-pointbendingtestmethod1.2试样本次试验用耐火材料为电炉顶用Ⅰ等高铝砖DL-80、Ⅱ等高铝砖GL-75和Ⅲ等高铝砖GL-55高铝砖,在制品上切取出(25?2)mm@(25?2)mm@(125~130)mm的试样。试验用高铝砖试样的主要化学组成和常规性能指标示于表1。表1高铝砖的化学组成及物理性能Table1Chemicalcompositionandphysicalpropertiesofhighaluminabrick试样w(Al2O3)/%w(Fe2O3)/%常温耐压强度/MPa荷重软化开始温度/e体积密度/(g#cm-3)显气孔率/%Ⅰ等高铝砖DL-8081.741.7280~9015502.85~2.9019Ⅱ等高铝砖GL-7575.321.558415302.8520Ⅲ等高铝砖GL-5560.451.556015002.40~2.5021~221.3测试过程试样在一定温度下的弯曲应力-应变关系的测*徐恩霞:女,1965年生,博士研究生,高级工程师。收稿日期:2004-10-10编辑:黄卫国2005/4耐火材料/NAIHUOCAILIAO267定步骤如下:测量试样中部的宽度和高度,并将数据输入计算机;根据试样的常温抗折强度值,选定一个固定的应力值,该应力值通常为试样常温抗折强度的1/4~1/3;将试样加热到试验温度并保温,以0.05~0.1MPa#s-1的加荷速度对试样施加弯曲应力,当应力达到选定的应力值时,以同样的速度减小应力,并且每隔1MPa记录一次试样的变形量。高温抗折强度及断裂时的最大变形量的测定步骤基本上同上,只是加荷过程和测定过程一直持续到试样断裂,并记录试样断裂时的最大应力和最大变形量。2结果与讨论2.1不同温度下的应力-应变关系3种高铝砖试样在不同温度下的应力-应变曲线示于图2。可以看出:在低温下,试样在加荷过程中的应力-应变曲线与卸荷过程中的应力-应变曲线是可逆(重合)的直线,试样的变形属弹性变形范围;随着温度的升高,当温度超过某一温度后,加荷过程中的应力-应变曲线开始向横轴(变形量)方向偏转,其卸荷过程的应力-应变曲线与加荷过程的应力-应变曲线不重合,有少量的永久变形,说明试样已进入塑性变形阶段,这一温度称为塑性变形转折温度(TP),Ⅰ等、Ⅱ等和Ⅲ等高...
