Predikce životnosti žáruvzdorných materiálů

Service life prediction for refractory materials

journal article - other

en

Ultrasonic pulse velocity testing and image analysis were used to predict the thermal stability of cordierite-mullite refractories. Two compositions used as substrates in fast firing of porcelain whiteware, characterized by different microstructure and crack propagation behavior, were investigated. Fracture strength and fracture toughness values were obtained from three point bending test and chevron notched specimen technique, respectively. The measurement of the ultrasonic velocity was used to assess the material degradation with increasing number of thermal-shock cycles and specimen damage was monitored using image analysis to obtain further evidence of material degradation. The correlation between thermo-mechanical properties, ultrasonic velocity, microstructure, crack-propagation behavior and thermal-shock resistance was discussed. A remarkable similarity was found between the variation of ultrasonic velocity (when measured through the length of the refractory plates) and fracture strength with number of thermal shock cycles. Service life prediction models for refractory plates, from measured values of ultrasonic velocity and surface damage analysis, were proposed and validated.

Byla prováděna měření rychlosti ultrazvuku a obrazová analýza poškozené povrchu pro určení tepelné stability žáruvzdorných materiálů na bázi cordieritu a mulitu. K experimentům byly použity komerční materiály podložek pro žíhání bílého porcelánu, lišící se složením, mikrostrukturou a charakterem šíření trhliny. Pevnost a lomová houževnatost byly určovány ze zkoušek tříbodovým ohybem, resp. ohybových zkoušek s vrubem typu chevron. Rychlost ultrazvuku byla měřena s cílem určit degradaci materiálu s rostoucím počtem tepelných cyklů, poškození vzorků bylo monitorováno za použití obrazové analýzy. Byla diskutována korelace mezi tepelně mechanickými vlastnostmi, rychlostí ultrazvuku, mikrostrukturou, charakterem šíření trhliny a odolností vůči tepelným šokům. Byla zjištěna výrazná podobnost mezi změnou rychlosti šíření ultrazvuku (měřenou podélně s délkou žáruvzdorných desek) a pevností v ohybu v závislosti na počtu tepelných šoků. Byl navržen a verifikován model pro predikci životnosti žáruvzdorných desek z měřené rychlosti ultrazvuku a analýzy poškození povrchu.

Ultrasonic pulse velocity testing and image analysis were used to predict the thermal stability of cordierite-mullite refractories. Two compositions used as substrates in fast firing of porcelain whiteware, characterized by different microstructure and crack propagation behavior, were investigated. Fracture strength and fracture toughness values were obtained from three point bending test and chevron notched specimen technique, respectively. The measurement of the ultrasonic velocity was used to assess the material degradation with increasing number of thermal-shock cycles and specimen damage was monitored using image analysis to obtain further evidence of material degradation. The correlation between thermo-mechanical properties, ultrasonic velocity, microstructure, crack-propagation behavior and thermal-shock resistance was discussed. A remarkable similarity was found between the variation of ultrasonic velocity (when measured through the length of the refractory plates) and fracture strength with number of thermal shock cycles. Service life prediction models for refractory plates, from measured values of ultrasonic velocity and surface damage analysis, were proposed and validated.

žáruvzdorné materiály, cordierit-mulit, lomová houževnatost, rychlost ultrazvuku, obrazová analýza, životnost

Refractory materials, cordierite-mullite, fracture toughness, ultrasonic pulse velocity, image analysis, service life

2008

03.04.2008

Springer

USA

0022-2461

Journal of Materials Science

43

12

4079–4090

12