耐火澆注料是一種多相非均質體,，其在熱沖擊下的損毀形式較為復雜，內部裂紋在擴展過程中會在氣孔,、物相相界,、晶界等位置發(fā)生偏轉產生能量損耗而受阻。在耐火澆注料抗熱震性測試的相關標準中,，通過分析受熱端面破損率,、出現(xiàn)可見裂紋的熱震次數(shù)、承受恒定載荷而不發(fā)生破壞的熱震次數(shù)、抗折強度保持率,、耐壓強度保持率,、彈性模量保持率等指標評價材料的抗熱震性。

除上述方法外,，在熱震過程中,，亦可采用彈性模量、抗折強度和超聲波波速的衰減來表征材料內部缺陷的變化特點,。彈性模量的衰減主要是因為材料內部微裂紋的形成,，材料內部微裂紋數(shù)量的增加會導致彈性模量值的減小。抗折強度的減小與材料內部最大缺陷的尺寸相關,，如果材料內部最大裂紋尺寸在熱震過程中有所發(fā)展,，其抗折強度將出現(xiàn)明顯下降。耐火材料超聲波無損檢測技術能夠對材料內部裂紋,、氣孔等缺陷進行相關分析,。超聲波波速的減小說明材料內部連貫性下降，如更多的裂紋,、氣孔等缺陷的生成,。耐火澆注料在熱震過程中內部會生成大量的缺陷，利用單一評價方法評價材料的抗熱震性無法得到準確的結果,。

鑒于此,，擬以水合氧化鋁(ρ-Al2O3)結合莫來石質澆注料為對象，通過在澆注料內引入第二相鋼纖維,，利用不同材料熱膨脹系數(shù)的差異性在內部形成微裂紋以達到改善抗熱震性能的目的,。

圖1為1200 ℃熱處理后不同鋼纖維加入量對莫來石質澆注料常規(guī)物理性能的影響。由圖1可見,，隨著鋼纖維加入量的增加,，澆注料線收縮率逐漸變小(見圖 1a)。這是因為鋼纖維的熱膨脹系數(shù)較大約為(12~14)×10–6 /℃,，遠高于莫來石澆注料基體約為(4~6)×10–6 /℃,，造成添加鋼纖維后的線變化率趨向于膨脹。同時,，隨著鋼纖維加入量的增加,，成型時所需加水量增加，雖然鋼纖維密度大于莫來石基體材料,，但因鋼纖維加入量不大(最大量為2.5%),，導致澆注料的體積密度隨鋼纖維添加變化較小，即體積密度在2.65~2.68 g/cm3,，顯氣孔率在14.6%~15.5%波動變化,。熱震后因材料內部裂紋的出現(xiàn),，結構變得疏松，表現(xiàn)為澆注料的 體積密度下降(見圖 1b),，顯氣孔率增加(見圖 1c)

圖2為莫來石質澆注料熱震前后的性能變化,。由圖2a可見，熱震后澆注料的抗折強度保持率呈現(xiàn)先增加后降低的變化規(guī)律,，當鋼纖維加入量為1.5%時,，熱震后抗折強度保持率達到最大，這表明鋼纖維的引入有助于提高材料的斷裂韌性,，減緩熱震過程中內部缺陷的生成擴展,，提升澆注料的抗熱震性，但過量鋼纖維可能會導致澆注料內部缺陷數(shù)量和尺寸增加,，反而降低材料的抗熱震性,。 

在熱震過程中，隨著鋼纖維的增加,，澆注料內部缺陷的數(shù)量會增多,，也將導致材料彈性模量保持率的降低(見圖2b)；缺陷數(shù)量增多提高了彼此間橋接互聯(lián)的概率,，增加了澆注料基體結構的不連貫性,，引起材料超聲波波速保持率的下降(見圖 2c)。

圖3為不同鋼纖維加入量莫來石澆注料熱震后SEM 照片,。鋼纖維加入量為 0,、1.5%,、2.5% (質量分數(shù))的澆注料樣品,，由于SEM分析樣品來自1 200 ℃處理后的1100 ℃ 3 次熱震循環(huán)后樣品，鋼纖維經過4次熱處理后多數(shù)已熔化至基體材料中,，甚至局部可能形成含Fe玻璃相,，因此 SEM 觀察中并未看到殘留鋼纖維。由于熱處理溫度不高且保溫時間不長(1 200 ℃保溫 3 h),，局部還可看到未反應的仍保持原來絮狀團聚形貌的活性 ρ-Al2O3 (見圖3中箭頭所指的呈深灰色團狀相),。

結論：少量鋼纖維(不大于1.0%)加入時，澆注料的斷裂能,、抗熱應力損傷因子會隨鋼纖維量增加呈下降趨勢：當其加入量介于1.0%~2.0%之間時,，澆注料的抗裂紋擴展能力隨鋼纖維加入量增加而增加，進而提高了抗熱震性能,；但過量鋼纖維(大于2.0%)會導致抵抗微裂紋擴展能力的再次下降,。 抗熱震性試驗過程中，澆注料內部缺陷的數(shù)量和尺寸會隨鋼纖維加入量增大而增加,，導致彈性模量保 持率和超聲波波速保持率的持續(xù)下降,，而抗折強度 保持率則呈現(xiàn)先增加后降低的變化規(guī)律,。