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耐火材料高溫力學性質--高溫蠕變性

（1）高溫蠕變的定義、測定與分類

高溫蠕變性：是指在恒定高溫和一定的荷重作用下，材料產生的變形與時間的關系。或者簡述為：承受應力的材料隨時間變化而發生的高溫等溫變形。

蠕變：材料在高溫下承受小于其極限強度的某一恒定荷重時，產生塑性變形，變形量會隨時間的增長而逐漸增加，甚至會使材料破壞的現象。

高溫窯爐的使用壽命有的長達幾年，甚至十幾年。最終，耐火材料的高溫損毀并不是因強度原因破壞，而是高溫、強度、時間三者綜合作用的結果。例如，熱風爐的格子磚經長時間的高溫工作，特別是下部的磚體在荷重和高溫的作用下，磚體逐漸軟化產生塑性變形，強度下降直至破壞；特別注意的是，因溫度、結構的不均勻，部分磚體塑性變形嚴重，會導致窯爐構筑體的整體性破壞。

高溫蠕變技術指標，反映了耐火材料在長時間、荷重、高溫等條件下工作的體積穩定性。根據工作條件的不同，高溫蠕變技術指標又分為高溫壓縮蠕變、高溫拉伸蠕變、高溫抗折蠕變、高溫扭轉蠕變等。常用的是高溫壓縮蠕變，其測定也較容易。

高溫蠕變性能的測定是在較短的時間內，強化荷重與溫度，所獲得的變形率ε（%）與時間（h）的關系曲線，稱之為蠕變曲線。

高溫壓縮蠕變測定：試樣為帶中心孔的圓柱體，尺寸為高H = 50mm，直徑D = 50mm，中心孔的直徑d孔=12 ~ 13mm；恒溫時間一般為25h、50h或100h；每5h測定計算一次蠕變率ε。

圖1-13為典型的高溫蠕變曲線，曲線劃分為三個特征階段。曲線的第一階段為1次蠕變（或初期蠕變、減速蠕變），該曲線斜率dε/dt隨時間增加而趨于減小，曲線漸趨平緩；第一階段需時較少。第二階段為2次蠕變（或粘性蠕變、均速蠕變、穩速蠕變），其蠕變速率保持基本不變，幾乎與時間無關；第二階段耗時多，是曲線中的最小速率階段。第三階段為3次蠕變（或加速蠕變），蠕變速率迅速增加直至試樣損壞。

對于某一確定的材料而言，其蠕變曲線不一定的完全具有上述三個階段。不同材質的材料、測定的條件不同（溫度、荷重各不同），曲線的形狀也不相同。

例如，根據在200kPa(2kg/cm2)的荷重和不同溫度下，對粘土磚、高鋁磚和硅磚所測得的蠕變曲線，蠕變曲線的形狀可分為如下幾種類型：

1）初期蠕變后基本上不再產生變形：與圖中最下方虛線曲線的形狀近似；

2）初期蠕變后，繼續發生勻速蠕變：與圖中自下而上的第四條實線曲線形狀近似；

3）初期蠕變和勻速蠕變后，發生加速蠕變：與圖中自下而上第五條實線曲線形狀近似；

4）初期蠕變后，直接進行加速蠕變：與圖中自下而上的第六條實線曲線形狀近似。