耐火材料高温力学性质--高温蠕变性

（1）高温蠕变的定义、测定与分类

高温蠕变性：是指在恒定高温和一定的荷重作用下，材料产生的变形与时间的关系。或者简述为：承受应力的材料随时间变化而发生的高温等温变形。

蠕变：材料在高温下承受小于其极限强度的某一恒定荷重时，产生塑性变形，变形量会随时间的增长而逐渐增加，甚至会使材料破坏的现象。

高温窑炉的使用寿命有的长达几年，甚至十几年。最终，耐火材料的高温损毁并不是因强度原因破坏，而是高温、强度、时间三者综合作用的结果。例如，热风炉的格子砖经长时间的高温工作，特别是下部的砖体在荷重和高温的作用下，砖体逐渐软化产生塑性变形，强度下降直至破坏；特别注意的是，因温度、结构的不均匀，部分砖体塑性变形严重，会导致窑炉构筑体的整体性破坏。

高温蠕变技术指标，反映了耐火材料在长时间、荷重、高温等条件下工作的体积稳定性。根据工作条件的不同，高温蠕变技术指标又分为高温压缩蠕变、高温拉伸蠕变、高温抗折蠕变、高温扭转蠕变等。常用的是高温压缩蠕变，其测定也较容易。

高温蠕变性能的测定是在较短的时间内，强化荷重与温度，所获得的变形率ε（%）与时间（h）的关系曲线，称之为蠕变曲线。

高温压缩蠕变测定：试样为带中心孔的圆柱体，尺寸为高H = 50mm，直径D = 50mm，中心孔的直径d孔=12 ~ 13mm；恒温时间一般为25h、50h或100h；每5h测定计算一次蠕变率ε。

图1-13为典型的高温蠕变曲线，曲线划分为三个特征阶段。曲线的第一阶段为1次蠕变（或初期蠕变、减速蠕变），该曲线斜率dε/dt随时间增加而趋于减小，曲线渐趋平缓；第一阶段需时较少。第二阶段为2次蠕变（或粘性蠕变、均速蠕变、稳速蠕变），其蠕变速率保持基本不变，几乎与时间无关；第二阶段耗时多，是曲线中的最小速率阶段。第三阶段为3次蠕变（或加速蠕变），蠕变速率迅速增加直至试样损坏。

对于某一确定的材料而言，其蠕变曲线不一定的完全具有上述三个阶段。不同材质的材料、测定的条件不同（温度、荷重各不同），曲线的形状也不相同。

例如，根据在200kPa(2kg/cm2)的荷重和不同温度下，对粘土砖、高铝砖和硅砖所测得的蠕变曲线，蠕变曲线的形状可分为如下几种类型：

1）初期蠕变后基本上不再产生变形：与图中最下方虚线曲线的形状近似；

2）初期蠕变后，继续发生匀速蠕变：与图中自下而上的第四条实线曲线形状近似；

3）初期蠕变和匀速蠕变后，发生加速蠕变：与图中自下而上第五条实线曲线形状近似；

4）初期蠕变后，直接进行加速蠕变：与图中自下而上的第六条实线曲线形状近似。