모놀리식 내화물의 열 충격 저항에 대한 재료 설계의 영향

고온 산업 응용 분야에서는 모놀리식 내화물 중요한 역할을 합니다. 이러한 유형의 재료는 극도로 높은 온도를 견뎌야 할 뿐만 아니라, 특히 열충격 저항 측면에서 급격한 온도 변화 중에 구조적 무결성과 성능 안정성을 유지해야 합니다. 재료 설계는 비정형 내화 재료의 열충격 저항성을 향상시키는 핵심 링크입니다. 그 영향은 여러 측면을 포함하여 광범위하고 복잡합니다.

우선, 성분의 선택은 재료 설계의 기초이며 단형 내화물의 내열 충격성에 직접적인 영향을 미칩니다. 산화알루미늄(Al2O3)은 높은 융점, 높은 경도, 우수한 화학적 안정성으로 인해 비정질 내화물의 주요 성분 중 하나가 되었습니다. 연구에 따르면 Al2O3의 함량과 결정 형태를 조정하면 재료의 열팽창 계수, 열전도도 및 탄성 계수에 큰 영향을 미쳐 열 충격 저항에 직접적인 영향을 미칠 수 있습니다. 또한 최고의 열충격 저항 효과를 달성하려면 특정 응용 시나리오를 기반으로 실리콘, 마그네시아와 같은 원자재 선택을 종합적으로 고려해야 합니다.

미세 구조의 제어는 재료 특성을 결정하는 핵심 요소 중 하나입니다. 형태가 이루어지지 않은 내화물의 경우 입자 크기, 다공성, 기공 분포와 같은 미세구조적 특성은 열충격 저항성에 중요한 영향을 미칩니다. 소결 온도, 유지 시간, 분위기 조건 등의 소결 공정을 최적화함으로써 결정립의 성장을 효과적으로 제어하여 균일하고 미세한 결정립 구조를 형성하고 내부 결함을 줄여 소재의 인성 및 내균열성을 향상시킵니다. . 동시에 적절한 양의 다공성은 열응력을 완화할 수 있습니다. 기공은 응력 방출을 위한 채널 역할을 할 수 있고 온도 변화로 인한 열응력 집중을 줄일 수 있기 때문입니다.

첨가제를 도입하면 모놀리식 내화물의 열충격 저항성을 크게 향상시킬 수도 있습니다. 예를 들어, 나노입자는 높은 비표면적과 활성으로 인해 재료에 나노규모 인터페이스 구조를 형성하여 재료의 전반적인 강도를 향상시킬 수 있습니다. 세라믹 섬유는 재료의 인성을 향상시키고 열 응력으로 인한 재료 손상을 줄일 수 있습니다. 또한 산화지르코늄(ZrO2)과 같은 일부 특수 첨가제는 상변화 강화 효과로 인해 고온에서 상변화를 겪고 열 응력을 흡수할 수 있어 재료의 열충격 저항성을 더욱 향상시킬 수 있습니다.

복합 재료 설계는 비정형 내화물의 열충격 저항성을 향상시키는 또 다른 효과적인 방법입니다. 열팽창 계수가 잘 일치하도록 매트릭스와 보강재의 재료를 신중하게 선택함으로써 경계면의 열 응력을 효과적으로 줄이고 복합 재료의 열 충격 저항을 향상시킬 수 있습니다. 예를 들어, 산화알루미늄과 지르코니아를 결합하면 내열충격성이 뛰어난 복합재료를 만들 수 있습니다. 동시에 내화성 캐스터블에 강철 섬유 또는 내화성 섬유를 추가하는 등의 섬유 강화 기술을 사용하면 재료의 인성과 균열 저항성을 크게 향상시키고 열충격 저항성을 더욱 향상시킬 수 있습니다.