耐火材料的抗机械冲击性能

耐火材料抗机械冲击性能主要由抗折强度控制，而断裂韧性的影响程度则较小。这也就是说，对于抗机械冲击性来说，耐火材料具有最大的抗折强度是获得最佳使用性能的最好途径。

在裂纹缓慢扩展的条件下，材料的抗热震性主要受抗折强度和线膨胀系数控制。E模数和断裂功γwof的影响主要在参数中体现，参数Rst，是规定与稳定断裂有关的参数。耐火材料的线膨胀系数α和E模数越小，断裂功γwof越大，Rst值就越大，裂纹开始扩展需要的温度差也就越大，裂纹的稳定性就越好。

抗折强度和参数，可共同用于提高耐火材料的抗机械冲击性和抗热震性。

这样看来，只要能控制耐火材料抗折强度和参数心值并使之达到最佳化，就能使耐火材料的抗机械冲击性(裂纹产生)和抗热震性(裂纹产生和扩展)达到最佳化。因此，对应的耐火材料便能与前面所讨论的使用条件相适应。为此，可通过下面公式中的新参数，作为设计耐火材料的依据：

由于耐火材料抗热震性提高的影响程度要高于抗机械冲击性，故应当使Rst，极限化。

从物理学角度来观察，认为短裂纹可提高强度，而长裂纹会降低刚性，两种裂纹都能形成高应力而产生断裂。因此，根据断裂力学框架，结合耐火材料结构特点，采取必要的工艺，便可改善耐火材料的抗机械冲击性和抗热震性。具体说来，能满足这些要求的耐火材料的配方设计应依据以下原则：

(1)选用线膨胀系数低的材料或者在烧成过程中或者在使用时产生永久性收缩的原料组合以降低热应力。

(2)通过优化颗粒分布和制造工艺以降低耐火材料的气孔率,提高抗折强度。

(3)设计最佳的显微结构，采取阻止裂纹扩展、消耗裂纹扩展动力，以改善靭化机制，主要是使裂纹转向和裂纹分叉。

(4)为了使裂纹转向，则需要使用大小尺寸都有的骨料，采用大尺寸强力骨料也会使裂纹转向，改善晶间裂纹性能。在存在穿晶裂纹特性的情况时，用烧结而不是电熔骨料可提高抗裂纹扩展性能,这样会使裂纹转向，进入骨料中。

(5)为了促使裂纹分叉，基质部分的设计可能需要采用具有不同的和(或)各向异性的线膨胀系数的材料，以增强热膨胀失配,这可形成大量的微裂纹。不过，应设法达到最佳平衡以避免微裂纹聚结。