[发明专利]一种检测耐火材料抗冲击性的实验方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及到耐火材料性能的表征，具体的说是一种检测耐火材料抗冲击性的实验方法及装置。

背景技术

与金属相比，耐火材料所属的无机非金属材料，多为脆性材料，在使用中易发生突然性的脆性断裂和破坏。耐火材料工作者常通过颗粒级配、复相增韧、在基质中引入微气孔等方法来改善韧性并进而改变耐火材料在损毁时的表现。这些性能优化途径需要通过一些实验方法来对其效果进行评定。现有与此相关的耐火材料性能评价方法主要有表征耐火材料受到热应力破坏的热震稳定性检测方法、表征耐火材料内部裂纹扩展难易的劈裂法，前者模拟耐火材料在使用中经受温度急剧变化带来的破坏，该方法较为常用；后者可以定量化地表征耐火材料内部裂纹扩展的难易，但目前检测装置较少，且国外有相关专利权保护。

耐火材料在生产、包装、运输、砌筑以及使用中均会受到机械应力或热应力的冲击，这些冲击不足以使耐火材料一次性破坏，但却能给耐火材料带来结构上的“内伤”，累积至一定程度将导致显著损毁的发生。对耐火材料抗冲击性的表征也可相对地体现出材料韧性的好坏。但是，目前耐火材料检测方法里还没有可以定量检测耐火材料抗冲击性的实验方法。

发明内容

为解决由于目前尚无定量检测耐火材料抗冲击性的实验方法而难以模拟耐火材料经受频繁机械应力或热应力冲击时的结构破坏情况的问题，本发明提供了一种检测耐火材料抗冲击性的实验方法及装置。

本发明为解决上述技术问题采用的技术方案为：一种检测耐火材料抗冲击性的实验方法，包括以下步骤：

1）将待测耐火材料制成规格相同的若干条状试样，检测该耐火材料的常温抗折强度CMOR₁，需至少检测3条试样，求取平均值；

2）再取一组条状试样并将其水平固定于一个水平操作台上，在试样上方某预定高度处设置球径与重量均保持一致的不锈钢球，并使不锈钢球在重力作用下做自由落体运动，砸在条状试样的中部区域；

3）重复步骤（2）的冲击操作N次后，检测该受冲击后试样的抗折强度CMOR₂，需至少检测三条试样，求取平均值；

4）计算CMOR₂和CMOR₁的比值并标记为抗折强度保持率S，即：                                               ，以参数S作为评定该耐火材料抗冲击性的指标，S的数值越接近于1，则表明该耐火材料的抗冲击性越好；

如上所述的检测耐火材料抗冲击性的实验方法中用到的装置，包括钢球发射平台，钢球发射平台由高度调节杆调节其高度，钢球发射平台的正下方设置有用于放置并固定条状试样的试验台，所述钢球发射平台为中部具有孔洞的板状结构，钢球可通过该孔洞自由下落，钢球发射平台的上表面上设置有两条平行的滑槽，滑槽内滑动卡设有两片钢球直径调节板，两片钢球直径调节板相对的一侧均具有弧形的凹陷面从而构成钢球下落通道，钢球下落通道的底部设有挡板，该挡板通过一转动销轴与钢球发射平台转动连接。

本发明中，可以根据不同材质的试样选定钢球的重量、以及初始高度和冲击的次数，但在同一组实验中，需保持重复次数、钢球重量、初始高度以及砸击位置不变以减少系统误差，提高所得抗冲击性相对好坏的准确性。

有益效果：本发明通过使用钢球从高处掉落产生的瞬间冲击力以及多次冲击来尽可能模拟现实环境中耐火材料受到的频繁机械应力或热应力的冲击，然后通过测定试样受冲击前和冲击后的抗折强度并计算强度保持率来定量表征耐火材料抗冲击性的相对好坏。同条件下，该抗折强度保持率S越接近1，表明耐火材料的抗冲击性越好。本方法原理简单，操作简便，以现有耐火材料检测设备为主，因此普适性更强，填补了目前难以定量表征耐火材料经受频繁冲击时的损毁行为的空白，对耐火材料使用行为表征和性能优化是个很好的补充。

附图说明

图1为本发明检测装置的结构示意图；

图2为检测装置中钢球发射平台的结构示意图；

附图标记：1、试验台，2、试样，3、钢球发射平台，301、钢球直径调节板，302、钢球下落通道，303、滑槽，304、挡板，4、高度调节杆。

具体实施方式

    一种检测耐火材料抗冲击性的实验方法，包括以下步骤：

1）将待测耐火材料制成规格相同的若干条状试样，检测该耐火材料的常温抗折强度CMOR₁，需至少检测3条试样，求取平均值；