Các yếu tố ảnh hưởng đến nhiệt độ mềm hóa dưới tải của vật liệu chịu lửa

The nhiệt độ mềm hóa dưới tải là nhiệt độ mà tại đó vật liệu chịu lửa đạt đến một biến dạng nén nhất định dưới tác động kết hợp của một tải trọng nặng nhất định và tải nhiệt. Đây là một đặc tính cơ học ở nhiệt độ cao của vật liệu chịu lửa được đo bằng phương pháp gia nhiệt liên tục với tải trọng không đổi, thể hiện khả năng của vật liệu chịu lửa để kháng lại tác động kết hợp của tải trọng nặng và tải nhiệt ở nhiệt độ cao và duy trì ổn định.

Các đường cong nhiệt độ mềm hóa dưới tải và nhiệt độ biến dạng của các loại vật liệu chịu lửa khác nhau, tức là quá trình mềm hóa, không giống nhau

Các yếu tố ảnh hưởng đến nhiệt độ mềm hóa dưới tải: Nhiệt độ mềm hóa ban đầu và đường cong nhiệt độ biến dạng mềm hóa dưới tải của các loại vật liệu chịu lửa khác nhau, điều này chủ yếu phụ thuộc vào thành phần khoáng chất hóa học của sản phẩm và cũng có liên quan đến một mức độ nào đó với cấu trúc vĩ mô của nó. Trong số đó, các yếu tố rõ ràng nhất là sau đây: loại và tính chất của pha tinh thể chính và trạng thái kết dính giữa pha tinh thể chính hoặc giữa pha tinh thể chính và pha tinh thể thứ cấp; tính chất của ma trận và tỷ lệ định lượng cũng như trạng thái phân bố của ma trận đối với pha tinh thể chính hoặc pha tinh thể chính và pha tinh thể thứ cấp. Ngoài ra, độ紧密 và độ xốp của sản phẩm cũng có ảnh hưởng nhất định. Khi sản phẩm chịu lửa được tạo thành hoàn toàn từ đa tinh thể đơn pha, nhiệt độ mềm hóa dưới tải của sản phẩm tương ứng với điểm nóng chảy của pha tinh thể. Ví dụ, nhiệt độ mềm hóa dưới tải của sản phẩm chịu lửa tinh khiết cao được tạo thành từ tinh thể có điểm nóng chảy cao là rất lớn. Nhiệt độ mềm hóa dưới tải của gạch corundum nung tinh khiết có thể đạt tới 1870℃.

Khi các tinh thể có điểm tan cao trong sản phẩm tiếp xúc hoặc đan xen vào nhau để tạo thành một mạng lưới mạnh, nhiệt độ mềm hóa dưới tải trọng phải cao hơn. Ngược lại, người ta hiểu rằng khi pha tinh thể Ri'an bị cô lập, nhiệt độ mềm hóa dưới tải trọng của nó phải thấp hơn. Ví dụ, thành phần pha của gạch thạch anh chủ yếu là tridymite và một lượng nhỏ cristobalite. Tridymite hình thành cấu trúc mạng lưới đan xen dạng song sinh hình mác trong gạch, vì vậy nhiệt độ mềm hóa dưới tải trọng thường rất cao. Nhiệt độ bắt đầu mềm hóa thường ở trên 1650°C, và một số lên đến 1680°C, cao hơn điểm tan của tridymite (1670°C). Một ví dụ khác là gạch magnesi thông thường. Điểm tan của pha tinh thể chính periclase lên tới 2800°C. Tuy nhiên, do pha tinh thể chính bị cô lập, nhiệt độ bắt đầu mềm hóa dưới tải trọng chỉ đạt 1550°C.
Khi có ma trận trong sản phẩm ngoài pha tinh thể điểm nóng chảy cao, liệu ma trận có dễ giảm theo nhiệt độ hay không nhiệt độ cao và số lượng cũng như phân bố của ma trận có ảnh hưởng đáng kể đến nhiệt độ làm mềm dưới tải. Ví dụ, pha tinh thể chính của gạch sét và gạch alumin cao với hàm lượng AL2O3 thấp là Mullit, vì chúng chứa nhiều ma trận thuỷ tinh giàu SiO2 hơn, và các tinh thể Mullit bị cô lập và phân tán trong đó, ma trận bắt đầu làm mềm ở dưới 1000°C, do đó nhiệt độ mà quá trình làm mềm và biến dạng bắt đầu là thấp hơn và giảm khi hàm lượng ma trận tăng lên, nghĩa là khi tỷ lệ giữa Mullit và hàm lượng ma trận giảm xuống. Ngoài ra, do độ nhớt của loại ma trận này tăng chậm theo nhiệt độ, nên phạm vi nhiệt độ biến dạng rộng hơn. Một ví dụ khác là pha tinh thể chính Periclase của gạch Magie thông thường phần lớn bị bao quanh bởi một ma trận, và ma trận này được tạo thành từ các tinh thể silicat dễ tan. Nhiệt độ làm mềm dưới tải của sản phẩm bị kiểm soát bởi ma trận, do đó nó thấp. Hơn nữa, sau khi ma trận bị tan chảy, độ nhớt của nó rất thấp, nên mẫu dễ bị đứt gãy đột ngột. Một ví dụ khác là gạch Silica có nhiệt độ làm mềm dưới tải rất cao. Ngoài khung xương được tạo thành từ Tridymite, điều này còn liên quan đến ma trận của pha thuỷ tinh có độ nhớt cao. Sản phẩm có độ xốp cao, điều này có thể làm giảm điểm bắt đầu của quá trình làm mềm dưới tải.