Kiến thức về sự giãn nở nhiệt của vật liệu chịu lửa

Kiến thức về sự giãn nở nhiệt của vật liệu chịu lửa
Sự giãn nở nhiệt đề cập đến tính chất của vật liệu chịu lửa trong đó khối lượng hoặc chiều dài của chúng tăng lên khi nhiệt độ tăng. Nó thường được biểu thị dưới dạng tốc độ giãn nở tuyến tính và hệ số giãn nở tuyến tính trung bình, hoặc nói cách khác là dưới dạng tốc độ giãn nở thể tích và hệ số giãn nở thể tích.
Hệ số giãn nở nhiệt thực tế không phải là một giá trị không đổi; nó thay đổi theo nhiệt độ. Hệ số giãn nở nhiệt thường được đề cập đề cập đến giá trị trung bình trong phạm vi nhiệt độ xác định. Khi áp dụng khái niệm này, điều quan trọng là phải chú ý đến phạm vi nhiệt độ áp dụng.
Đặc tính giãn nở nhiệt của vật liệu có liên quan chặt chẽ đến cấu trúc và độ bền liên kết của chúng. Vật liệu có độ bền liên kết cao có hệ số giãn nở nhiệt thấp (chẳng hạn như vật liệu SiC). Đối với các vật liệu có cùng thành phần thì hệ số giãn nở nhiệt của chúng khác nhau do cấu tạo khác nhau. Nói chung, các tinh thể có cấu trúc nhỏ gọn có hệ số giãn nở nhiệt tương đối lớn, trong khi thủy tinh vô định hình thường có hệ số giãn nở nhiệt nhỏ hơn. Đối với các oxit có cấu trúc dày đặc gồm các ion oxy, hệ số giãn nở tuyến tính thường lớn. Trong các tinh thể không{5}}đẳng hướng (hệ tinh thể không{6}}đẳng trục), tính dị hướng của sự giãn nở nhiệt của chúng đặc biệt rõ ràng, với các hệ số giãn nở nhiệt khác nhau theo các hướng trục tinh thể khác nhau. Vật liệu có cấu trúc dị hướng cao có hệ số giãn nở thể tích rất nhỏ.
Đặc tính giãn nở nhiệt của vật liệu chịu lửa phụ thuộc vào thành phần hóa học, thành phần khoáng chất và cấu trúc vi mô của chúng và cũng thay đổi theo sự thay đổi trong phạm vi nhiệt độ.
Sự giãn nở nhiệt của vật liệu chịu lửa có tác động trực tiếp đến khả năng chống sốc nhiệt và ổn định thể tích của chúng, khiến nó trở thành một trong những đặc tính quan trọng cần xem xét trong quá trình sản xuất (thiết lập hệ thống nung) và sử dụng vật liệu chịu lửa. Đối với vật liệu chịu lửa có độ giãn nở nhiệt và biến đổi đa tinh thể cao, nên dành riêng các khe co giãn để bù đắp ứng suất do giãn nở nhiệt do chúng giãn nở lớn ở nhiệt độ cao. Tốc độ giãn nở tuyến tính và hệ số giãn nở tuyến tính là các thông số chính để thiết kế và tính toán kết cấu kích thước tổng thể của khe co giãn dành riêng và khối xây.
Có hai phương pháp thử nghiệm độ giãn nở nhiệt của vật liệu chịu lửa, đó là tiêu chuẩn quốc gia GB/T 7320.1-2000 (phương pháp pít tông) và tiêu chuẩn quốc gia GB/T 7320.2-2000 (phương pháp kính thiên văn). Nguyên tắc thử nghiệm của cả hai phương pháp như sau: gia nhiệt mẫu đến nhiệt độ thử xác định với tốc độ tăng nhiệt độ xác định trước, đo sự thay đổi chiều dài mẫu khi nhiệt độ tăng và tính tốc độ giãn nở tuyến tính của mẫu khi nhiệt độ tăng và hệ số giãn nở tuyến tính trung bình trong phạm vi nhiệt độ xác định.