Thảo luận hóa vô cơ - Chủ đề: Vật liệu chịu nhiệt

MỞ ĐẦU Vật liệu là các chất liệu để làm ra hoặc tạo nên một vật. Từ khi nền văn minh của loài người xuất hiện, con người sử dụng các vật liệu theo cùng với năng lượng để nâng cao chất lượng cuộc sống của mình. Vật liệu ở khắp nơi bao quanh chúng ta bởi các sản phẩm đều được làm từ các vật liệu. Một vài vật liệu thông dụng như: gỗ xây dựng, bê tông, gạch, thép, chất dẻo, thủy tinh, cao su, nhôm, đồng và giấy. Ngoài ra còn rất nhiều vật liệu khác, chỉ cần chúng ta nhìn xung quanh chúng ta là thấy. Do vậy các vật liệu mới được nghiên cứu và phát triển không ngừng.

docx23 trang | Chia sẻ: thanhlinh222 | Ngày: 07/03/2018 | Lượt xem: 312 | Lượt tải: 0download
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Thảo luận hóa vô cơ - Chủ đề: Vật liệu chịu nhiệt, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
KHOA HÓA LÝ KỸ THUẬT BỘ MÔN CÔNG NGHỆ HÓA HỌC ******* THẢO LUẬN HÓA VÔ CƠ Chủ đề: Vật Liệu Chịu Nhiệt MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VẬT LIỆU CHỊU NHIỆT: VLCN DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1: Nhiệt độ chịu lửa của một số VLCN Bảng 2: Nhiệt độ biến biến dạng dưới tải trọng 2kg/cm2của VLCN MỞ ĐẦU Vật liệu là các chất liệu để làm ra hoặc tạo nên một vật. Từ khi nền văn minh của loài người xuất hiện, con người sử dụng các vật liệu theo cùng với năng lượng để nâng cao chất lượng cuộc sống của mình. Vật liệu ở khắp nơi bao quanh chúng ta bởi các sản phẩm đều được làm từ các vật liệu. Một vài vật liệu thông dụng như: gỗ xây dựng, bê tông, gạch, thép, chất dẻo, thủy tinh, cao su, nhôm, đồng và giấy. Ngoài ra còn rất nhiều vật liệu khác, chỉ cần chúng ta nhìn xung quanh chúng ta là thấy. Do vậy các vật liệu mới được nghiên cứu và phát triển không ngừng. Sự phát triển khoa học công nghệ VLCN, bắt đầu từ thế kỷ XIV, khi xuất hiện các lò cao, nhưng ngành công nghiệp sản xuất VLCN dưới dạng gạch samôt thương phẩm mới có ở Đức lần đầu tiên vào năm 1810, ở Anh vào năm l822, ở Nga vào năm l 856. Một số VLCN ta thường gặp như gạch chịu nhiệt, xi măng chịu nhiệt... do đóng vai trò đặc biệt đối với nền công nghiệp nên VLCN có lịch sử phát triển khá lâu dài gắn liền với sự phát triển khoa học kỹ thuật và nền công nghiệp thế giới. Ví dụ như tại châu Âu, cuối thế kỷ XIV gạch samot đóng thành viên từ đất sét chịu lửa bắt đầu được sản xuất nhưng đến năm 1856 mới xây dựng nhà máy sản xuất đầu tiên ở Nga đến năm 1997, ở nước ta mới có 3 nhà máy sản xuất VLCN nhưng chỉ sản xuất gạch chịu lửa samot. Nhìn chung trên thế giới chỉ có khoảng 35 nước phát triển ngành công nghiệp VLCN, trong đó hơn một nửa sản lượng của thế giới tập trung ở Mỹ và Liên Xô cũ. Vào giữa thế kỷ XX do đòi hỏi của công nghiệp chiến tranh và sự phát triển của ngành khoa học kỹ thuật vũ trụ, các VLCN mới càng phát triển mạnh mẽ theo hướng các oxyt, cacbua, silixua, borua, nitrua, các kim loại hiếm và đất hiếm cũng như các kim loại và hợp kim chịu lửa. Ở Nhật Bản và sau đó là Mỹ người ta đã sản xuất thử nghiệm thành công loại động cơ diezel đoạn nhiệt bằng vật liệu gốm chịu lửa ZrO2 ổn định bằng Y2O3. Động cơ này làm việc ở nhiệt độ trên 1000oC có hệ số tác dụng hữu ích 48%. Các động cơ đoạn nhiệt và các loại tuabin khí bằng vật liệu chịu lửa composit gốm. CHƯƠNG 1 KHÁI NIỆM MỞ ĐẦU VÀ CÁC TÍNH CHẤT CƠ BẢN CỦA VẬT LIỆU CHỊU NHIỆT 1.1 Khái niệm VLCN là vật liệu làm việc ở nhiệt độ cao, ở điều kiện khắc nghiệt mà không thay đổi tính chất hóa lý. VLCN là vật liệu dùng để xây dựng các lò công nghiệp , các ghi đốt, các thiết bị làm việc ở nhiệt độ cao (>10000), ở đấy chúng chịu đựng lâu dài đối với các tác dụng khác nhau về mặt cơ học và hóa lí. Chúng khác với các vật liệu xây dựng khác về những yêu cầu sau: Nhiệt độ đốt nóng trong các ghi đốt và lò công nghiệp hiện đại dao động trong khoảng 1000-18000C . Vì vậy VLCN phải có độ chịu nhiệt nghĩa là khả Thường đa số VLCN nóng chảy ở nhiệt độ cao hơn 1650-17500C nhưng ở nhiệt độ thấp hơn nhiều các VLCN bắt đầu mềm và mất cường độ xây dựng. Vì thế tác dụng của nhiệt độ cao lên VLCN không phải giới hạn ở nhiệt độ nóng chảy của chúng mà chất lượng của VLCN được đánh giá bằng khả năng chống lại các tác dụng của tải trong xây dựng ở nhiệt độ xác định. Khi chịu tác dụng bởi nhiệt độ cao, phần lớn các VLCN đều giảm thể tích do hiện tượng kết khối phụ. Một số khác lại tăng thể tích như Dinat. Sự biến đổi thể tích của VLCN có thể gây nên hư hỏng và phá hủy vỏ lò. Vì vậy VNCN phải có thể tích ổn định ở nhiệt độ dùng của chúng. Sự thay đổi nhiệt độ của lò khi đốt nóng và làm nguội cũng như khi đốt nóng vỏ lò không đều cũng gây nên nứt vỡ VLCN. Do vậy cần phải có độ bền nhiệt. Lớp gạch lót trong lò công nghiệp hay các ghi đốt dễ bị hủy hoại do tác động hóa học với tro xỉ nhiên liệu hay với các vật liệu nấu hay nung trong đó, vì vậy một yêu cầu nữa là cần có độ bền hóa. Hiện nay vẫn chưa có loại VLCN nào tập hợp đầy đủ các tính chất làm việc cần thiết để sử dụng một cách chắc chắn trong các điều kiện bất kì. Mỗi dạng VLCN được đặc trưng bởi những tính chất nào đó của nó, trên cơ sở đó người ta xác định phạm vi sử dụng thích hợp. Ví dụ: Dinat ở nhiệt độ cao có cường độ xây dựng lớn, có thể dùng rất tốt để xây vòm lò làm việc ở nhiệt độ cao. Trong khi đó gạch manhêdi thường có độ chịu lửa cao và bền xỉ nhưng độ bền nhiệt thấp, nhiệt độ biến dạng dưới tải trọng thấp không thể dùng ở vòm lò có lực xiên ngang. 1.2 Phân loại Có nhiều cách phân loại 1.2.1 Theo bản chất hoá lí của nguyên vật liệu ban đầu Theo bản chất hoá lí của nguyên vật liệu ban đầu có thể chia VLCN làm 8 nhóm chính: Nhóm silic: Gồm 2 nhóm nhỏ là dinat và thạch anh a) Dinat là loại VLCN chứa >= 93% SiO2, sản xuất từ quặng của quắc và chất liên kết là vôi hoặc chất khác, nung ở nhiệt độ đảm bảo quắc biến đổi đa hình thành tridimit và cristobalit. Dinat là loại VLCN axit, nó rất bền đối với xỉ axit, tro nhiên liệu. Ôxyt kim loại ăn mòn dinat tạo thành hợp chất silicat dễ nóng chảy. Nguyên liệu chủ yếu để sản xuất dinat là các quặng của quắc có thành phần chủ yếu là SiO2 ở các dạng tinh thể và vô định hình. Sự biến đổi đa hình của chúng quyết định quá trình kỹ thuật và tính chất của sản phẩm. b) Thạch anh nóng chảy ở 1600 - 16700C. Nhiệt độ nóng chảy của nó không thể xác định chính xác được vì có sự biến hóa một phần sang những dạng đa hình khác với tỉ lệ khác nhau tùy theo điều kiện bên ngoài. Thạch anh tinh khiết nhất gặp trong thiên nhiên gồm những tinh thể trong suốt và không màu được gọi là pha lê thiên nhiên. Khi có lẫn tạp chất, thạch anh có các màu khác nhau: hồng, tím, nâu, lục. Những dạng này được coi là đá quý. Thạch anh là chất có hoạt tính quang học. Dựa vào hoạt tính này người ta chia thạch anh làm hai dạng: thạch anh quay phải và thạch anh quay trái.Ngoài đặc tính quang học thạch anh còn có tính áp điện. Người ta dùng những tinh thể lớn của thạch anh vào trong các máy phát siêu âm còn những tinh thể nhỏ thạch anh dùng trong các đầu đọc của máy thu nhanh và máy quay đĩa. Thạch anh thuộc loại khoáng vật hết sức phổ biến.Tinh thể thạch anh tinh khiết dùng để làm thấu kính và lăng kính. Đá quaczit và cát là loại thạch anh kém tinh khiết hơn. Trong phòng thí nghiệm, ngoài những dụng cụ bằng thủy tinh người ta còn dùng những dụng cụ như chén, bát,ống thử..làm bằng thạch anh(hay còn gọi là thủy tinh thạch anh). Ưu điểm nổi bật của thủy tinh thạch anh có hệ số dãn nở rất bé và hầu như không thay đổi theo nhiệt độ nên chịu được sự thay đổi nhiệt độ rất đột ngột. Loại thủy tinh này không ngăn giữa tia tử ngoại nên được dùng trong các máy tia tử ngoại. Nhóm Alumôsilicat: Gồm 3 nhóm nhỏ: Bán axit, sămôt, cao alumin - Bán axit chứa Al2O3 ≤30% (15-30%) -Sămôt chứa Al2O3 = 30-45% sản xuất từ đất sét và cao lanh chịu lửa cộng với phụ gia gầy Sămôt (tức đất sét đã nung đến kết khối) hoặc đất sét không dẻo cộng chất kết dính là đất sét và cao lanh. - Cao Alumin chứa Al2O3>45% loại này có chất lượng cao, đáp ứng được yêu cầu tăng cường quá trình nhiệt trong các lò công nghiệp, đảm bảo độ bền, chịu tải trọng và chịu tác dụng của môi trường khí ở nhiệt độ cao. Nó được sử dụng trong tất cả những điều kiện làm việc rất nặng nề mà Sămôt không thể chịu đựng nổi. Tùy hàm lượng Al2O3 có trong sản phẩm chia 3 loại: + Loại A: chứa từ 45-60% Al 2O3 + Loại B: chứa từ 60-75% Al2O3 + Loại C: chứa > 75% Tùy theo thành phần khoáng chia sản phẩm ra làm 4 loại: + Loại silimanit: 45-70% Al2O3 + Loại mullit: 70-78% Al2O3 + Loại mullit corun 78-95% Al2O3 + Loại corun: > 95% Al2O3 Hàm lượng Al2O3 không chỉ là dấu hiệu để chia loại sản phẩm mà nó còn quyết định những tính chất cơ bản của sản phẩm cao alumin cũng như qua đó để lựa chọn nguyên liệu và kỹ thuật thích hợp. VLCN thuộc nhóm alumosilicat có cấu tạo chủ yếu từ SiO2 và Al2O3 . Các oxit khác có trong sản phẩm là các tạp chất. Thành phần và hàm lượng của tạp chất này phụ thuộc vào độ tinh khiết của nguyên liệu ban đầu. Hàm lượng Al2O3 dao động trong khoảng lớn từ 10-15% ở sản phẩm bán axit đến 99-100% ở sản phẩm cao alumin. Sự thay đổi thành phần hóa học của sản phẩm alumosilicat tương ứng với sự thay đổi thành phần pha của chúng. Từ thành phần pha ta có thể phán đoán được tính chất của sản phẩm. Nhóm Manhêdi: Gồm 4 nhóm nhỏ: Đôlômit, Forsterit, Spinen, manhêdi VLCN manhêdi là loại VLCN kiềm tính điển hình, chứa 80-85% periclaz (MgO) đôi khi nhiều hơn , nhiệt độ chịu lửa >2000oC ( nhiệt độ nóng chảy của MgO nguyên chất 2800oC ). Tạp chất chủ yếu trong sản phẩm manhêdi SiO2, CaO, Al2O3 và Fe2O3 . Ở nhiệt độ cao chúng tạo ra một số khoáng có độ chịu lửa cao , một số có độ chịu lửa thấp . Có hai loại VLCN manhêdi : Loại viên và loại bột. Loại viên để xây tường lò , loại bột dùng để đầm lò . Nhóm crômit: Gồm 2 nhóm nhỏ: Crômit, crôm manhêdi VLCN Crôm manhêdi (Cr-Mg) là sản phẩm sản xuất từ 2 nguyên liệu crômit và manhêdi kết khối. Khoáng chủ yếu trong sản phẩm này thuộc loại nhóm khoáng Spinen với công thức chung R2+O, R3+2O3. (R2+ là Mg2+, Fe2+; R3+ là Cr3+, Fe3+, Al3+...) Crômit là quặng mà thành phần khoáng (Fe,Mg).(Cr,Al)2O4 chiếm ~ 80%. Khoáng nguyên chất của crômit là FeO.Cr2O3 nhưng hiếm gặp trong thiên nhiên. Trong quặng crômit ngoài crômspinen ra còn có lẫn 20% khoáng tạp như Serpentin (M3S2H2) clorit, một ít canxit. Thành phần hoá của quặng crômit dao động trong một khoảng rộng: Cr2O3 18-62%, Fe2O3 0-3%, FeO 0-20%, MgO 6-16%, Al2O3 0-33%. Ngoài ra còn có: 2% TiO2, 0,2% V2O5, 1% MnO, 0,1% NiO, 0,01% CoO và đến 2% CaO. Tuỳ theo hàm lượng Cr2O3 chia quặng crômit làm 4 loại : + Quặng nghèo: Cr2O3 <40% + Quặng trung bình ------- 40-45% + Quặng giàu ------- 45-50% + Quặng rất giàu ------- >50% Crômit để sản xuất VLCN yêu cầu: Cr2O3=35-40%, phần phi quặng <20% ( là Serpentin thì tốt hơn là clorit vì clorit chịu lửa kém hơn, khó biến đổi khi nung hơn ) Nhóm Zircôn: Gồm 2 nhóm nhỏ: Silicat Zircôn (ZrSiO4) và Zircôn (ZrO2) Silicat Zircon chứa ZrO2: 67,1% ; SiO2: 32,9% được sử dụng rộng rãi trong các đồ gốm khác nhau xây dựng, sứ vệ sinh, gốm sứ, sản xuất gốm sứ và hàng thủ công khác trong gốm sứ men chế biến, sử dụng một loạt các khối lượng ứng dụng. Lý do tại sao các silicat zirconi được sử dụng rộng rãi trong sản xuất gốm sứ, mà còn vì sự ổn định hóa học của họ, và do đó không bị ảnh hưởng bởi không khí bắn gốm sứ, và có thể cải thiện đáng kể tính chất ràng buộc của men sứ, cải thiện độ cứng của gốm tráng men. Silicat Zircon cũng là một hình ảnh màu sắc ngành công nghiệp truyền hình ống, ngành công nghiệp thủy tinh nhũ tương kính, sản xuất men men đã được áp dụng tiếp. Nhiệt độ nóng chảy cao của zircon silicat: 2500oC, vì vậy trong vật liệu chịu lửa, thủy tinh lò, các hợp chất, sơn cũng đã được sử dụng rộng rãi. Nhóm cácbon: Gồm 2 nhóm nhỏ: Cốc và Grafit - Than cốc là sản phẩm tạo thành từ than đá, là loại than chứa ít lưu huỳnh và ít tro nhờ quy trình luyện than đá thành than cốc ở điều kiện yếm khí trên 1000°С. Các thành phần dễ bay hơi như nước, khí than và tro than đã bị loại bỏ gần như hoàn toàn. Cacbon và các phần tro còn lại bị hòa tan lẫn vào nhau. Một phần cacbon bị chuyển sang dạng giống như than chì (hay graphít). Than cốc được sử dụng để nung chảy gang (cốc lò cao) cũng như làm nhiên liệu không khói chất lượng cao, làm chất khử trong các công nghệ luyện kim từ quặng sắt, các chất làm tơi trong phối liệu. Than cốc cũng được sử dụng như là nhiên liệu trong sản xuất gang đúc hay các mục đích sử dụng thông thường, trong các công nghiệp hóa chất và luyện các hợp kim của sắt (các dạng cốc đặc biệt). Cốc lò cao cần phải có kích thước các cục không nhỏ hơn 25-40 mm với số lượng các cục cốc nhỏ hơn 25 mm và lớn hơn 80 mm không vượt quá 3%. Than cốc sử dụng để đúc gang theo kích thước không được nhỏ hơn than cốc lò cao, các cục cốc trong trường hợp này có kích thước không nhỏ hơn 60-80 mm. Sự khác biệt chính giữa cốc lò cao và cốc đúc là hàm lượng lưu huỳnh nhỏ hơn, nó không được vượt quá 1% (trong cốc lò cao có thể tới 2%). Trong công nghiệp luyện các hợp kim của sắt người ta sử dụng các cục than cốc nhỏ (ví dụ, các cục kích thước 10-25 mm), trong trường hợp này thì người ta cần tốc độ phản ứng nhanh chứ không phải hàm lượng các tạp chất có trong than cốc. Các yêu cầu đối với độ bền vững của than cốc thông thường là không quá nghiêm ngặt so với cốc lò cao hay cốc đúc. Trong mọi loại hình sản xuất than cốc thì loại nguyên liệu được ưa chuộng là các loại than có độ xốp cao, ít tro và chứa ít lưu huỳnh và chứa không nhiều các thành phần tạo cốc cục nhỏ. Sản lượng than cốc sản xuất trên thế giới khoảng 400 triệu tấn/năm. - Grafit là một biến dạng của cacbon có cấu trúc tinh thể nhất định, Grafit kết tinh trong hệ sáu phương. Các tinh thể có dạng bản hay tấm sáu góc; tập hợp vảy mỏng, grafit có màu đen sắt đến xám thép, vết vạch đen ánh. Ánh của grafit có dạng đen sắt đến xám thép, vết vạch đen ánh. Ánh của grafit có dạng kim loại mạnh, tập hợp ẩn tinh mờ, độ cứng là 1 ở dạng từ mỏng, grafit giòn, sờ nhờn tay, quệt làm bẩn tay và bẩn giấy. Grafit được dùng trong nhiều ngành kinh tế quốc dân. Nó được dùng trong công nghiệp kỹ thuật điện ( pin, ắc quy kiềm, các điện cực, than phát sáng, than để hàn điện, tiếp xúc trượt.v.v). Trong ngành đúc và trong công nghiệp đồ góm ( nồi nấu, khuôn đúc v.v..) khi sản xuất các sản phẩm chịu hóa chất ( bể điện phân, nồi nấu giấy v.v), trong ngành năng lượng nguyên tử hạt nhân ( các chi tiết của lò phản ứng nguyên tử - hạt nhân) để sản xuất bút chì, sơn, vật liệu mài, vật liệu chống xỉ bọt (đúc). Trong công nghiệp luyện kim, VLCN được sử dụng nhiều nhất: các lò cao, lò luyện thép (lò Mactanh, lò thép thổi), lò nấu luyện các kim loại màu, lò điều chế các kim loại sạch và siêu sạch,... Nhu cầu VLCN của công nghiệp luyện kim chiếm gần một nửa khốí lượng VLCN sản xuất ra trên thế giới. Có thể hình dung lượng VLCN tiêu tốn cho gang thép bằng 10% sản lượng gang thép sản xuất ra. Ngoài ra VLCN còn được sử dụng cho công nghiệp hóa chất, chế tạo máy, công nghiệp năng lượng để lót các lò nung xi măng, lò nấu thủy tinh, lò khí hóa than, các nồi hơi, lò điện... Ngày nay với sự phát triển của khoa học vật liệu, người ta còn dùng VLCN mới để chế tạo các động cơ đốt trong đoạn nhiệt (adiabatic) làm việc ở nhiệt độ cao hơn 1000oC không cần hệ thống làm nguội để tăng hệ số tác dụng hữu ích (theo nguyên lý Carno), chế tạo các tuabin khí làm việc lâu dài ở nhiệt độ rất cao, chế tạo các buồng đốt nhiên liệu và đầu phun khí đốt của các động cơ phản lực, chế tạo vỏ tên lửa, vỏ vệ tinh. Lò phản ứng của các nhà máy điện nguyên tử đòi hỏi VLCN vừa có tác dụng hấp thụ nơtron tốt vừa chịu được nhiệt độ cao. Công nghệ chế biến các hợp chất siêu sạch cũng đòi hỏi VLCN bền với các chất hóa học liên quan để làm bình phản ứng, nồi lò, chén nung... Nhóm Cacbua Nitrua: Gồm 2 nhóm nhỏ: Cacborun và các loại khác Cacborun là hợp chất của silic với cacbon ( SiC ): là vật liệu rát cứng sử dụng để xây dựng buồng hồi nhiệt. Nhóm oxyt: Các oxyt tinh khiết 1.2.2 Theo độ chịu lửa Chia làm 3 loại: - Loại chịu lửa thường: Độ chịu lửa từ 1580-1770oC - Loại cao lửa: Độ chịu lửa 1770-2000oC - Loại rất cao lửa : độ chịu lửa >2000oC 1.2.3 Theo đặc tính gia công nghiệt: Chia làm 3 loại: - Loại không nung - Loại nung - Loại đúc từ chất nóng chảy 1.2.4 Theo phương pháp sản xuất: Chia làm 3 loại: - Sản phẩm nén dẻo, nén bán khô hoặc nén dập từ phối liệu dạng bột không dẻo - Sản phẩm đúc từ hồ và chất nóng chảy - Sản phẩm cưa từ quặng 1.2.5 Theo độ xốp: Chia làm 3 loại: - Loại kết khối : Có độ xốp nhỏ hơn 1 % - Loại đặc: Có độ xốp từ 10-30 % - Loại kết khối :Có độ xốp lớn hơn 50 % 1.3 Các tính chất cơ bản 1.3.1 Độ chịu lửa: Khái niệm: Là khả năng chống lại tác dụng của nhiệt độ cao không bị nóng chảy Độ chịu lửa là một hằng số kỹ thuật, nó khác với nhiệt độ nóng chảy của vật liệu là một hằng số lí học. Nhiệt độ nóng chảy là nhiệt độ ứng với trạng thái cân bằng giữa pha tinh thể và pha lỏng. Điểm nóng chảy cũng là nhiệt độ kết tinh của vật chất bị nóng chảy, vì ở nhiệt độ đó trạng thái cân bằng của quá trình nóng chảy và kết tinh là thuận nghịch. Để xác định độ chịu lửa của vật liệu người ta dùng côn để đo. Độ chịu lửa của vật liệu thí nghiệm phụ thuộc vào tính chất của vật liệu và điều kiện thí nghiệm như: Thành phần hoá, thành phần khoáng, thành phần hạt, tốc độ nâng nhiệt, hình dạng kích thước mẫu thí nghiệm, môi trường thí nghiệm... Các vật liệu có thành phần hoá và thành phần khoáng khác nhau sẽ có nhiệt độ chịu lửa khác nhau. Bảng 1: Nhiệt độ chịu lửa của một số VLCN Loại vật liệu Độ chịu lửa (oC) Loại vật liệu Độ chịu lửa (oC) Quắc 1730 - 1750 Cao alumin 1780 - 2000 Dinat 1710 - 1720 Manhedi >2300 Đất sét chịu lửa 1580 - 1750 Crom - manhedi >2000 Cao lanh 1740 - 1770 Đôlomit >2000 Sămôt 1610 - 1750 Forsterit ( 2MgO.SiO2 85% + MgO.Fe2O3 15% ) 1800 – 1850 Bán axit 1610 - 1710 1.3.2 Cường độ xây dựng ở nhiệt độ cao Là khả năng chống lại đồng thời tác dụng của nhiệt độ và tải trọng cơ học. Tính chất này được đặc trưng bởi nhiệt độ biến dạng dưói tải trọng tĩnh 2 kg/cm2, biểu thị khoảng mềm khi đó sản phẩm sẽ bị biến dạng dẻo. Tải trọng thực tế thường nhỏ hơn tải trọng kiểm tra nhiều lần. Cao nhất 0,5-1kg/cm2. Để xác định nhiệt độ biến dạng dưói tải trọng tĩnh 2kg/cm2 theo tiêu chuẩn Liên Xô (GOST 4070-48) ngưòi ta cắt sản phẩm ra thành hình trụ có đường kính 36mm, cao 50mm. Mẫu này đặt trong lò điện và luôn chịu một tải trọng không đổi 2kg/cm2. Cạnh lò có một hệ thống cơ học ghi sự biến dạng của sản phẩm. Tốc độ nâng nhịêt: đến 800oC không qúa 10oC /phút. >800oC 4-5oC/phút. Quá trình xác định sẽ tìm ra 3 nhiệt độ: - Nhiệt độ bắt đầu biến dạng: Ứng với độ lún của mẫu 0,3mm - Nhiệt độ biến dạng 4%: Ứng với độ lún của mẫu 2mm - Nhiệt độ kết thúc biến dạng hay là nhiệt độ phá huỷ: Ứng với độ lún của mẫu 40% chiều cao ban đầu. Bảng 2: Nhiệt độ biến biến dạng dưới tải trọng 2kg./cm2 của VLCN VLCN Nhiệt độ biến dạng dưới tải trọng 2 kg/cm2 (oC) BD 4% 40% Dinat 1650 1670 Bán axit 1400 1430 1500 Sămot B 1250 1320 1500 Sămot A( Al2O3 40%) 1400 1470 1600 Cao lanh (Al2O3 42%) 1450 1550 1650 Mullit kết khối (Al2O3 70%) 1600 1660 1800 Côrun (Al2O3 99%) 1870 1900 Manhedi ( 99% MgO) 1550 1580 Crom - Manhedi 1450 - 1550 1480 - 1600 Forsterit 1550 – 1650 1650 - 1710 Đôlomit 1550 - 1610 1630 - 1680 1650 - 1690 Nhiệt độ biến dạng của VLCN chủ yếu phụ thuộc vào thành phần khoáng hoá, vào đặc tính cấu trúc, vào tỉ lệ giữa pha tinh thể và pha thuỷ tinh, vào độ nhớt của pha lỏng tạo ra khi nóng chảy pha thuỷ tinh và tinh thể dễ chảy. Nhiệt độ biến dạng dưới tải trọng của VLCN đi từ các oxyt tinh khiết thường gần với nhiệt độ nóng chảy của nó, vì trong thành phần pha của sản phẩm lượng pha thuỷ tinh hầu như không có hoặc có chỉ rất ít. Khi các pha tinh thể chủ yếu bắt đầu hoá mềm và biến dạng dẻo (sắp nóng chảy) thì sản phẩm mới bắt đầu bị biến dạng. Nhưng VLCN thường chứa một lượng tạp chất nên ở nhiệt độ cao chúng tạo một lượng pha lỏng làm hạ thấp nhiệt độ biến dạng của sản phẩm so với độ chịu lửa càng lớn. Lúc này đặc tính cấu trúc phần tinh thể có giá trị lớn. Các tinh thể chủ yếu đủ lớn tạo được một khung xương vững chắc, khắc phục được ảnh hưởng có hại của pha lỏng sẽ làm tăng nhiệt độ biến dạng . Thể hiện rõ nhất ở Dinat. Dinat: có cấu trúc mạng lưói tinh thể trydimit rối loạn xen kẽ nhau chặt chẽ làm cho nhiệt độ mềm của dinat cao so với độ chịu lửa và đạt tới 1650-1670oC. Khoảng cách giữa độ chịu lửa và độ biến dạng gần 50-70oC mặc dù dinat ngoài SiO2 còn có 4-6% tạp chất tạo 10-15% pha lỏng. Độ nhớt của pha thuỷ tinh nóng chảy cao. Các tinh thể trong dinat là liên kết bền vững, nó hoà tan trong pha lỏng không đáng kể.Vì thế dinat chỉ bị phá huỷ khi tridimit bắt đầu nóng chảy ở 1650-1670oC. Ở nhiệt độ này tốc độ phá huỷ sản phẩm rất nhanh (hiệu nhiệt độ giữa bắt đầu biến dạng và kết thúc biến dạng chỉ có 10-20oC) đường