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輕質(zhì)耐火材料性能的優(yōu)點均能作為其性能評價參數(shù)，如氣孔率、孔型、孔徑、比表面積等。指標又以氣孔率為主，它顯著影響輕質(zhì)材料的力學(xué)、化學(xué)和物理等方面的性能。
01體積密度與氣孔率
體積密度和氣孔率是多孔陶瓷的重要表征參數(shù)，直接影響多孔陶瓷的各項性能指標。試樣干燥重量與試樣總體積之比，稱為體積密度(g/cm3)。氣孔率是孔隙所占的體積與總的體積比，包括總氣孔率、顯氣孔率和閉氣孔率。試樣中全部氣孔所占的體積與試樣總體積的百分比稱為總氣孔率;試樣中和大氣相通的氣孔占試樣總體積的百分比稱為顯氣孔率還叫開口氣孔率;不與大氣相接觸的氣孔的體積與試樣體積的百分比叫閉氣孔率。
根據(jù)國標(GB1966-1996)，用煮沸法或真空排氣法測定耐火制品開口氣孔率與體積密度，其公式為
式中p是試樣開口孔率，%;
Dv是試樣體積密度，kg/m3;
m1是試樣的干燥質(zhì)量，kg;
m2是飽和試樣在空氣中的質(zhì)量，kg;
m3是飽和試樣在水中的質(zhì)量，kg。
02孔徑與孔徑分布
多孔材料的孔徑及其分布是其重要參數(shù)之一，決定著材料的透氣度、滲透速率、濾過性等性能。常用的測試方法有顯微法、氣體吸附法、氣泡法、壓汞法等，近年又發(fā)展了核磁共振法、小角散射法、熱孔計法等測試方法，下面簡單介紹下壓汞法。
壓汞法利用毛細現(xiàn)象的原理，當液體對材料的潤濕角大于90°時，表面張力會阻止液體浸入材料的孔隙中，這個時候只要對液體施加一定外壓，液體即可在外壓作用下浸入材料孔隙。通過測定外壓的大小，即可得到外壓值對應(yīng)的孔的大小及分布情況。這種方法測得的孔徑大小一般為幾十納米到幾百微米。
由于汞對固體表面不浸潤，因此利用壓汞法測定多孔陶瓷的孔徑時，根據(jù)外壓與汞浸入材料孔隙的關(guān)系，如下所示：
其中，p為所施加外壓大小;σ為汞的表面張力大小;α為汞對被測材料的浸潤角大小;r是所測氣孔半徑大小。
03導(dǎo)熱系數(shù)
材料的導(dǎo)熱系數(shù)，是指在單位溫度梯度下，單位時間內(nèi)通過單位面積的熱量，單位為W/(m?K)。導(dǎo)熱系數(shù)又稱為熱導(dǎo)率，是評價多孔材料指標的重要參數(shù)之一，材料的氣孔率的高低、物相組成、氣孔的大小及氣孔的形狀與分布同導(dǎo)熱系數(shù)有直接的關(guān)系。熱量在x軸方向上h傳遞時，t時間內(nèi)垂直通過x軸的截面積S上的熱量為Q，則
其中，λ是導(dǎo)熱系數(shù)，dxdT是溫度梯度，S是面積，t是時間。
主要的傳熱方式有熱傳導(dǎo)、輻射與對流。熱傳導(dǎo)與對流均為聲子熱導(dǎo)，輻射為光子熱導(dǎo)。耐火材料的導(dǎo)熱系數(shù)由固相材料及其所包圍的氣相材料的導(dǎo)熱系數(shù)共同決定，固相材料的導(dǎo)熱系數(shù)與其晶體結(jié)構(gòu)、顯微結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成重要相關(guān)，固相傳熱主要通過熱傳導(dǎo);而氣相傳導(dǎo)則包括氣體熱傳導(dǎo)、對流以及輻射。
多孔陶瓷材料有著大量的氣孔，其熱導(dǎo)率與氣相熱傳導(dǎo)重要相關(guān)。氣孔中的氣體一般都是空氣，空氣的導(dǎo)熱系數(shù)很低，是材料絕熱的根本。一般來說，氣孔率越高，氣體熱傳導(dǎo)作用就越大，材料的熱導(dǎo)率就越低;閉口氣孔比開氣孔孔多的材料，其對流傳熱系數(shù)小，同時孔徑越小，孔中氣體熱傳導(dǎo)也越小，材料的熱導(dǎo)率就越低。用激光技術(shù)研究了多孔氧化鋯陶瓷中氣孔與晶粒，測定其在室溫下的導(dǎo)熱系數(shù)表明，在孔徑<10μm后，導(dǎo)熱系數(shù)隨孔徑的減小迅速減小，當氣孔尺寸在納米級時材料具有極優(yōu)良的保溫性能。氣體的輻射傳熱是由氣體吸收與輻射的能力大小決定的，氣孔中氣體介質(zhì)一般為空氣，空氣的吸收與發(fā)射輻射能力極低，此時傳熱是通過氣孔高溫壁向低溫壁的輻射來傳導(dǎo)的，輻射傳熱較弱。
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