耐火材料在使用過程中常涉及到(dao)溫度的(de)(de)急驟波動變(bian)化，從而(er)造成耐火材料內部較大的(de)(de)溫度梯(ti)度以及熱應力(li)，使耐火制(zhi)品由此產(chan)生裂紋、剝落或崩損(sun)，這(zhe)是(shi)爐襯(chen)損(sun)毀的(de)(de)主要原因之(zhi)一。

耐(nai)(nai)火(huo)材(cai)(cai)料抵(di)抗(kang)溫度的(de)急劇(ju)變化而不破壞的(de)能(neng)力稱(cheng)為熱(re)(re)震穩定(ding)性。熱(re)(re)震一方面導致材(cai)(cai)料的(de)強(qiang)度衰減，另(ling)一方面誘發裂紋(wen)產(chan)生和(he)擴展，加速(su)材(cai)(cai)料的(de)剝落(luo)和(he)熔體對材(cai)(cai)料的(de)侵蝕，是耐(nai)(nai)火(huo)材(cai)(cai)料損毀(hui)的(de)主要(yao)原因之一。耐(nai)(nai)火(huo)材(cai)(cai)料的(de)抗(kang)熱(re)(re)震性能(neng)與其力學(xue)性能(neng)和(he)熱(re)(re)學(xue)性能(neng)有關，并受熱(re)(re)震條(tiao)件、熱(re)(re)應力大小和(he)分布(bu)、試樣的(de)幾何尺(chi)寸以及材(cai)(cai)料結構等因素的(de)影響(xiang)。熱(re)(re)震穩定(ding)性是評價耐(nai)(nai)材(cai)(cai)高溫使(shi)用(yong)性能(neng)的(de)重要(yao)指標：通常，熱(re)(re)震穩定(ding)性越(yue)高，使(shi)用(yong)性能(neng)越(yue)好。

一(yi)般陶(tao)瓷(ci)材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)的(de)抗熱(re)(re)震可(ke)分(fen)為兩大類：一(yi)類是(shi)發生瞬(shun)(shun)時斷(duan)裂(lie)，抵抗這類破壞是(shi)抗熱(re)(re)震斷(duan)裂(lie)。基(ji)于熱(re)(re)彈性力(li)學理論，當熱(re)(re)震溫差引起的(de)熱(re)(re)應力(li)超過(guo)材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)固有的(de)強度時，將導致材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)瞬(shun)(shun)時斷(duan)裂(lie)。對于急劇冷卻的(de)材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)表面產(chan)生的(de)熱(re)(re)應力(li)為：

σmax=/EαΔT/(1-μ)

式中：E為材料的彈性模量(liang)。為熱(re)膨脹(zhang)系(xi)數，TΔ為熱(re)震溫差，μ為泊松(song)系(xi)數。此時引起臨界熱(re)應力maxσ的臨界溫差cTΔ即是臨界溫差。

式中(zhong)：fσ為(wei)(wei)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)斷(duan)(duan)(duan)裂(lie)(lie)(lie)強(qiang)度。R為(wei)(wei)急劇受熱(re)(re)(re)(re)(re)或冷卻條件下(xia)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)抗(kang)熱(re)(re)(re)(re)(re)震(zhen)(zhen)參(can)數。因此，可(ke)用(yong)R的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)大(da)小(xiao)來衡量(liang)抗(kang)熱(re)(re)(re)(re)(re)震(zhen)(zhen)性(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)好(hao)(hao)壞(huai)。以(yi)(yi)上是從(cong)熱(re)(re)(re)(re)(re)彈(dan)性(xing)(xing)(xing)力學的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)觀點出發，以(yi)(yi)陶瓷材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)熱(re)(re)(re)(re)(re)應(ying)(ying)力與(yu)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)固有(you)(you)強(qiang)度間(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)平衡為(wei)(wei)判(pan)據，給出了急冷急熱(re)(re)(re)(re)(re)條件下(xia)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)抗(kang)熱(re)(re)(re)(re)(re)震(zhen)(zhen)參(can)數。但是，此理(li)論只(zhi)考(kao)慮(lv)了材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)內(nei)新(xin)裂(lie)(lie)(lie)紋(wen)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)產(chan)生及(ji)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)斷(duan)(duan)(duan)裂(lie)(lie)(lie)，而沒有(you)(you)考(kao)慮(lv)原(yuan)有(you)(you)裂(lie)(lie)(lie)紋(wen)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)擴(kuo)(kuo)展(zhan)作(zuo)用(yong)。根據這一理(li)論，材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)強(qiang)度越高，彈(dan)性(xing)(xing)(xing)模量(liang)、熱(re)(re)(re)(re)(re)膨脹(zhang)系(xi)數及(ji)泊松比越低，材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)抗(kang)熱(re)(re)(re)(re)(re)震(zhen)(zhen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)越好(hao)(hao)。很顯然(ran)，這與(yu)我們在(zai)耐(nai)火(huo)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)研究(jiu)過(guo)程(cheng)中(zhong)經常會發現致(zhi)密高強(qiang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)火(huo)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)易于(yu)炸裂(lie)(lie)(lie)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)情況(kuang)不相適應(ying)(ying)。在(zai)研究(jiu)耐(nai)火(huo)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)抗(kang)熱(re)(re)(re)(re)(re)震(zhen)(zhen)問題的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)時(shi)候，必須考(kao)慮(lv)到耐(nai)火(huo)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)內(nei)原(yuan)有(you)(you)裂(lie)(lie)(lie)紋(wen)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)擴(kuo)(kuo)展(zhan)作(zuo)用(yong)。另(ling)一類是基于(yu)斷(duan)(duan)(duan)裂(lie)(lie)(lie)力學概念，以(yi)(yi)熱(re)(re)(re)(re)(re)彈(dan)性(xing)(xing)(xing)應(ying)(ying)變(bian)能(neng)(neng)UE和材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)斷(duan)(duan)(duan)裂(lie)(lie)(lie)表(biao)(biao)面(mian)能(neng)(neng)US之(zhi)間(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)平衡條件作(zuo)為(wei)(wei)熱(re)(re)(re)(re)(re)震(zhen)(zhen)破壞(huai)判(pan)據的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)抗(kang)熱(re)(re)(re)(re)(re)震(zhen)(zhen)損傷性(xing)(xing)(xing)理(li)論。在(zai)熱(re)(re)(re)(re)(re)沖(chong)擊循環作(zuo)用(yong)下(xia)，材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)表(biao)(biao)面(mian)開裂(lie)(lie)(lie)、剝落并不斷(duan)(duan)(duan)擴(kuo)(kuo)展(zhan)，以(yi)(yi)致(zhi)最終碎(sui)裂(lie)(lie)(lie)而破壞(huai)。對(dui)于(yu)抗(kang)熱(re)(re)(re)(re)(re)震(zhen)(zhen)損傷熱(re)(re)(re)(re)(re)應(ying)(ying)力引(yin)(yin)起(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)裂(lie)(lie)(lie)紋(wen)越多(duo)，則(ze)裂(lie)(lie)(lie)紋(wen)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)面(mian)積(ji)越大(da)；裂(lie)(lie)(lie)紋(wen)面(mian)積(ji)愈小(xiao)，材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)抗(kang)熱(re)(re)(re)(re)(re)震(zhen)(zhen)損傷能(neng)(neng)力愈強(qiang)，其(qi)倒數可(ke)作(zuo)為(wei)(wei)一種抗(kang)熱(re)(re)(re)(re)(re)震(zhen)(zhen)損傷參(can)數：式中(zhong)：γ，為(wei)(wei)斷(duan)(duan)(duan)裂(lie)(lie)(lie)表(biao)(biao)面(mian)能(neng)(neng)。"R代表(biao)(biao)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)抵抗(kang)短裂(lie)(lie)(lie)紋(wen)擴(kuo)(kuo)展(zhan)而引(yin)(yin)起(qi)損傷的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)能(neng)(neng)力。

對一(yi)系列斷裂(lie)(lie)(lie)能(neng)γ相當(dang)的材料(liao)(liao)(liao)(liao)進行(xing)對比時(shi)，γ可視(shi)為常數(shu)，于是得到另(ling)一(yi)個抗(kang)熱震(zhen)(zhen)損傷(shang)參數(shu)：R'''實際上與彈(dan)性應(ying)變能(neng)成反(fan)比。熱彈(dan)性力學的著重點是裂(lie)(lie)(lie)紋的成核問(wen)題(ti)，而(er)抗(kang)熱震(zhen)(zhen)損傷(shang)理論所(suo)關心(xin)的是裂(lie)(lie)(lie)紋的擴展(zhan)(zhan)問(wen)題(ti)。陶(tao)瓷材料(liao)(liao)(liao)(liao)在(zai)經受熱震(zhen)(zhen)后，材料(liao)(liao)(liao)(liao)內(nei)部的裂(lie)(lie)(lie)紋產(chan)生以(yi)及擴展(zhan)(zhan)并不一(yi)定導致材料(liao)(liao)(liao)(liao)的最終斷裂(lie)(lie)(lie)。在(zai)裂(lie)(lie)(lie)紋的擴展(zhan)(zhan)過(guo)程中，當(dang)彈(dan)性應(ying)變能(neng)全部釋(shi)放(fang)而(er)轉變為材料(liao)(liao)(liao)(liao)內(nei)新生裂(lie)(lie)(lie)紋表面能(neng)的增(zeng)加時(shi)，裂(lie)(lie)(lie)紋的擴展(zhan)(zhan)就終止了。

高(gao)溫(wen)工業對耐(nai)火(huo)制品的(de)熱(re)震穩定性指標重(zhong)視程度(du)越來越高(gao)，尤其是對使用(yong)在溫(wen)度(du)變化頻(pin)繁且溫(wen)差較大(da)的(de)環(huan)境中的(de)耐(nai)火(huo)制品，提(ti)出了嚴格的(de)要求。為了改善和(he)提(ti)高(gao)耐(nai)火(huo)制品的(de)熱(re)震穩定性，可采用(yong)如下方法：

(1)耐火制(zhi)品中適(shi)當(dang)的氣孔率

耐火(huo)材料表面的(de)(de)(de)裂(lie)紋并不會立即引起(qi)斷裂(lie)，嚴重的(de)(de)(de)是由內(nei)部熱應(ying)力(li)引起(qi)的(de)(de)(de)熱剝落和斷裂(lie)。當適(shi)當增加(jia)氣孔率時，在(zai)熱沖擊作用下，制(zhi)品(pin)內(nei)部裂(lie)紋長度變短，數量有(you)所增加(jia)，裂(lie)紋相互交錯形(xing)成(cheng)網狀的(de)(de)(de)程度增強，因此制(zhi)品(pin)斷裂(lie)時需要的(de)(de)(de)斷裂(lie)能增加(jia)，可有(you)效地提高(gao)制(zhi)品(pin)的(de)(de)(de)熱震(zhen)穩定性(xing)。有(you)人認為，為了提高(gao)材料的(de)(de)(de)熱震(zhen)穩定性(xing)，耐火(huo)制(zhi)品(pin)的(de)(de)(de)最佳氣孔率應(ying)控制(zhi)在(zai)13～20%。

(2)控制原(yuan)料(liao)的(de)(de)顆(ke)粒(li)級配(pei)(pei)并(bing)選(xuan)擇低(di)膨脹(zhang)(zhang)、高導(dao)熱的(de)(de)原(yuan)料(liao)要(yao)獲得(de)較大的(de)(de)裂紋(wen)密度(du)及較高的(de)(de)裂紋(wen)網(wang)絡(luo)程(cheng)度(du)，就要(yao)求(qiu)配(pei)(pei)料(liao)減小臨界粒(li)度(du)和控制粒(li)度(du)分布。如(ru)在(zai)(zai)MgO-Cr2O3磚配(pei)(pei)料(liao)中>1mm顆(ke)粒(li)含量控制在(zai)(zai)3～8wt%時(shi)，該制品(pin)經1100℃水冷25次(ci)仍不剝落。當(dang)然，在(zai)(zai)設計耐火(huo)(huo)材料(liao)原(yuan)料(liao)的(de)(de)顆(ke)粒(li)配(pei)(pei)比時(shi)，在(zai)(zai)考慮抗震穩定性(xing)(xing)的(de)(de)同時(shi)，這要(yao)兼顧(gu)其它的(de)(de)力學性(xing)(xing)能。采用熱膨脹(zhang)(zhang)系數小的(de)(de)耐火(huo)(huo)原(yuan)料(liao)如(ru)熔(rong)融石英(ying)、鈦酸鋁(lv)、堇青石、Molochite以及高導(dao)熱原(yuan)料(liao)如(ru)碳化(hua)硅、氮(dan)化(hua)硅、石墨、氮(dan)化(hua)硼、Sialon等都是改善耐火(huo)(huo)材料(liao)抗熱震穩定性(xing)(xing)的(de)(de)有力的(de)(de)技術措施(shi)。

(3)增加微細裂紋并(bing)形成網絡結構

利(li)用(yong)耐(nai)火(huo)制(zhi)(zhi)品(pin)顆粒和基(ji)(ji)質(zhi)熱膨脹(zhang)系數不一致的(de)(de)特性(xing)以及相變的(de)(de)體積效(xiao)應，使制(zhi)(zhi)品(pin)內(nei)產生微細裂(lie)紋，對抵抗制(zhi)(zhi)品(pin)災難性(xing)破壞(huai)(熱剝(bo)落或斷裂(lie))作(zuo)用(yong)顯(xian)著。如在(zai)剛玉耐(nai)火(huo)制(zhi)(zhi)品(pin)中(zhong)(zhong)引入6～9wt%質(zhi)量(liang)分(fen)數的(de)(de)ZrO2，氣孔的(de)(de)數量(liang)控制(zhi)(zhi)在(zai)14%左右，可以顯(xian)著地提高剛玉磚(zhuan)的(de)(de)抗熱震(zhen)性(xing)能。紅柱(zhu)石、硅(gui)線石、藍晶(jing)石是改善耐(nai)火(huo)制(zhi)(zhi)品(pin)熱震(zhen)穩定性(xing)的(de)(de)添加(jia)(jia)(jia)劑，三種原料(liao)往(wang)往(wang)配合使用(yong)，作(zuo)為(wei)基(ji)(ji)質(zhi)中(zhong)(zhong)的(de)(de)成分(fen)。在(zai)干熄焦(jiao)爐(lu)用(yong)致密黏土磚(zhuan)中(zhong)(zhong)加(jia)(jia)(jia)入少量(liang)硅(gui)線石精礦粉和莫來(lai)石砂(sha)，該制(zhi)(zhi)品(pin)的(de)(de)熱震(zhen)穩定性(xing)由3～5次提高到10～15次。在(zai)窯具制(zhi)(zhi)品(pin)中(zhong)(zhong)添加(jia)(jia)(jia)三石的(de)(de)作(zuo)用(yong)也很明顯(xian)。(4)添加(jia)(jia)(jia)纖(xian)維或晶(jing)須對耐(nai)火(huo)材料(liao)增(zeng)強增(zeng)韌

纖(xian)(xian)(xian)維(wei)(wei)(或(huo)晶須(xu)(xu)(xu)(xu))在(zai)耐(nai)(nai)(nai)火(huo)材料(liao)(liao)中具(ju)有(you)突出的(de)(de)拔(ba)出和(he)橋聯(lian)(lian)效(xiao)(xiao)應(ying)，在(zai)不犧牲(sheng)或(huo)少犧牲(sheng)一(yi)(yi)些(xie)強度的(de)(de)前提下，能(neng)較多地提高(gao)耐(nai)(nai)(nai)火(huo)材料(liao)(liao)的(de)(de)斷(duan)裂(lie)(lie)韌性。纖(xian)(xian)(xian)維(wei)(wei)(或(huo)晶須(xu)(xu)(xu)(xu))對耐(nai)(nai)(nai)火(huo)材料(liao)(liao)主要(yao)的(de)(de)增(zeng)(zeng)(zeng)強增(zeng)(zeng)(zeng)韌機制有(you)：纖(xian)(xian)(xian)維(wei)(wei)的(de)(de)拔(ba)出增(zeng)(zeng)(zeng)韌、纖(xian)(xian)(xian)維(wei)(wei)橋聯(lian)(lian)增(zeng)(zeng)(zeng)韌、裂(lie)(lie)紋偏(pian)轉增(zeng)(zeng)(zeng)韌。纖(xian)(xian)(xian)維(wei)(wei)拔(ba)出效(xiao)(xiao)應(ying)是指(zhi)在(zai)裂(lie)(lie)紋擴(kuo)大時(shi)纖(xian)(xian)(xian)維(wei)(wei)或(huo)晶須(xu)(xu)(xu)(xu)在(zai)外(wai)界荷載(zai)的(de)(de)作用下從(cong)基(ji)體(ti)中拔(ba)出的(de)(de)現象。因(yin)(yin)為界面(mian)的(de)(de)摩擦要(yao)消(xiao)耗能(neng)量，纖(xian)(xian)(xian)維(wei)(wei)或(huo)晶須(xu)(xu)(xu)(xu)的(de)(de)拔(ba)出可減(jian)弱裂(lie)(lie)紋擴(kuo)展的(de)(de)動力，具(ju)有(you)增(zeng)(zeng)(zeng)韌效(xiao)(xiao)果。橋聯(lian)(lian)作用是指(zhi)在(zai)基(ji)體(ti)開裂(lie)(lie)源(yuan)纖(xian)(xian)(xian)維(wei)(wei)和(he)晶須(xu)(xu)(xu)(xu)承受外(wai)界荷載(zai)，在(zai)開裂(lie)(lie)的(de)(de)裂(lie)(lie)紋面(mian)之(zhi)間架(jia)橋，對基(ji)體(ti)產生了(le)(le)(le)閉合(he)(he)應(ying)力，從(cong)而(er)減(jian)弱了(le)(le)(le)應(ying)力場(chang)強度因(yin)(yin)子，達到增(zeng)(zeng)(zeng)韌的(de)(de)目的(de)(de)。裂(lie)(lie)紋的(de)(de)偏(pian)轉增(zeng)(zeng)(zeng)韌是指(zhi)裂(lie)(lie)紋尖端(duan)遇到纖(xian)(xian)(xian)維(wei)(wei)或(huo)晶須(xu)(xu)(xu)(xu)時(shi)偏(pian)離(li)原來(lai)的(de)(de)擴(kuo)展方向，增(zeng)(zeng)(zeng)加了(le)(le)(le)斷(duan)裂(lie)(lie)表面(mian)，從(cong)而(er)導致耐(nai)(nai)(nai)火(huo)材料(liao)(liao)韌性的(de)(de)提高(gao)。在(zai)耐(nai)(nai)(nai)火(huo)材料(liao)(liao)工業中，用以增(zeng)(zeng)(zeng)強增(zeng)(zeng)(zeng)韌的(de)(de)纖(xian)(xian)(xian)維(wei)(wei)或(huo)晶須(xu)(xu)(xu)(xu)有(you)：普(pu)通硅酸(suan)鋁纖(xian)(xian)(xian)維(wei)(wei)、莫來(lai)石(shi)和(he)鋯莫來(lai)石(shi)纖(xian)(xian)(xian)維(wei)(wei)、Al2O3纖(xian)(xian)(xian)維(wei)(wei)、耐(nai)(nai)(nai)熱合(he)(he)金鋼(gang)纖(xian)(xian)(xian)維(wei)(wei)以及SiC晶須(xu)(xu)(xu)(xu)，Si3N4晶須(xu)(xu)(xu)(xu)等。耐(nai)(nai)(nai)火(huo)材料(liao)(liao)的(de)(de)抗熱震性問(wen)題是很復雜的(de)(de)，至今未(wei)能(neng)建立起一(yi)(yi)個十(shi)分完善的(de)(de)理論。因(yin)(yin)此，任何(he)試圖改進耐(nai)(nai)(nai)火(huo)材料(liao)(liao)措施和(he)途徑(jing)，必(bi)須(xu)(xu)(xu)(xu)和(he)實際經(jing)驗(yan)相結合(he)(he)。