成型方法對Si3N4-SiC耐火材料抗熱震性能的影響

趙 爽 李四超 楊自春

1）海軍工程大學動力工程學院 湖北武漢430033

2）海軍駐鄭州地區軍事代表室 河南鄭州450015

氮化硅結合碳化硅耐火材料（Si3N4-SiC）具有高強度、耐高溫、高熱導率、低膨脹系數等優異性能，可用于船用增壓鍋爐的風口磚、觀火孔磚和墻磚等熱沖擊最強的部位［1-5］。但是，由于爐膛耐火磚形狀不規則，在傳統機壓成型過程中會存在局部壓力傳導不均衡，從而導致制品密度分布不均。當密度偏低的區域與熱沖擊應力集中的區域存在重合時，重合區域便成為耐火磚的薄弱部位和裂紋源，導致其抗熱震性降低。因此，實現不規則形狀耐火磚制品的結構均勻化，提高其抗熱震性能，對提升制品的使用壽命和安全性意義重大［6-7］。目前，對制品抗熱震性能的評價方式分為兩種：一是達到某種破壞情況（出現裂紋，質量損失20%等）的熱循環次數，這種評價方式周期過長、數據離散性較大；二是對熱震前后某項性能（抗折強度、彈性模量等）的保持率進行對比分析，該方式減少了熱震次數，從制品整體進行評價，數據可靠度較高［8］。

在本工作中，分別通過真空振動澆注成型和傳統機壓成型制備了Si3N4-SiC試樣，對其體積密度、熱導率、常溫物理強度等性能進行檢測，并對比了密度分布。設計水急冷法結合剩余斷裂韌性的測試方案，對兩種試樣熱震前后的斷裂韌性保持率進行分析，為耐火材料抗熱震性能的評價提供新的思路。

1 試驗

1．1 原料及試樣制備

試驗所用的主要原材料均為工業級SiC顆粒（純度＞98%（w））、工業級Si粉（純度＞99%（w））和高純氮氣（純度≥99．999%（w））?！?br>