輕質(zhì)澆注料主要應(yīng)用于各種工業(yè)爐的里襯，或是冶金、石化行業(yè)爐的內(nèi)襯。傳統(tǒng)的輕質(zhì)澆注料存在高溫收縮大、強(qiáng)度低、隔熱性能不夠好、使用溫度不高等問題，使其使用效果受限，難以達(dá)到高溫窯爐工作襯的使用要求。

材料的力學(xué)性能和熱學(xué)性能，如強(qiáng)度、斷裂能、彈性模量、線膨脹系數(shù)、熱導(dǎo)率等是影響其抗熱震性的主要因素。一般來說，耐火材料的線膨脹系數(shù)小，抗熱震性就越好;材料的熱導(dǎo)率(或熱擴(kuò)散系數(shù))高，抗熱震性就越好。此外，耐火材料 的顆粒組成、致密度、氣孔是否微細(xì)化、氣孔的分布、制品形狀等均對(duì)其抗熱震性 有影響。材料內(nèi)存在一定數(shù)量的微裂紋和氣孔，有利于其抗熱震性;制品的尺寸大、并且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，會(huì)導(dǎo)致其內(nèi)部嚴(yán)重的溫度分布不均和應(yīng)力集中，降低抗熱震性。

有研究表明，通過阻止裂紋擴(kuò)展、消耗裂紋擴(kuò)展動(dòng)力、增加材料斷裂表面能、降低線膨脹系數(shù)和增加塑性等方式可以提高耐火材料的熱震穩(wěn)定性。具體技術(shù)措施為：

(1)適當(dāng)?shù)臍饪茁?/p>

除了存在氣孔之外，耐火材料內(nèi)部骨粒和結(jié)合相之間還存在一定量的裂隙。耐火材料在斷裂過程中，內(nèi)部氣孔和裂隙可以對(duì)斷裂擴(kuò)展裂紋起到一定的阻止和抑制作用。如作為高溫?zé)嵴饤l件下使用的耐火材料，在服役過程中，表面裂紋并不會(huì)引起材料的災(zāi)難性斷裂，其損壞的原因多是由內(nèi)部熱應(yīng)力導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)剝落。當(dāng)材料內(nèi)部氣孔率較大時(shí)，將會(huì)縮短熱應(yīng)力作用下引起的裂紋長(zhǎng)度，同時(shí)增加裂紋數(shù)量。短而多的裂紋相互交叉形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，增加了材料斷裂時(shí)需要的斷裂能，可以有效改善材料的熱震穩(wěn)定性。普遍認(rèn)為，當(dāng)耐火材料的氣孔率控制在13%-20%時(shí)，具有較佳的熱震穩(wěn)定性。

(2)控制原料的顆粒級(jí)配、顆粒臨界粒度和形狀

相關(guān)研究表明，材料斷裂引起的表面能和體系內(nèi)顆粒尺寸的平方呈正比例關(guān)系。因此，通過在材料體系中中引入大顆粒骨料，使裂紋在大骨料附近轉(zhuǎn)向，從而改善晶間裂紋性能，可以達(dá)到提高耐火材料熱震穩(wěn)定性的目的。一般來講，耐火材料中骨料的彈性模量要明顯大于基質(zhì)，這種彈性模量的差異使得大顆粒骨料能夠延緩材料原有裂紋的擴(kuò)展。上述彈性模量差異越大，則骨料延緩裂紋擴(kuò)展作用也就越明顯。同時(shí)，骨料的形狀也是影響耐火材料熱震穩(wěn)定性的重要因素。如在材料體系中添加適量的棒狀或片狀骨料均可以改善耐火材料制品的熱震穩(wěn)定性。

(3)界面結(jié)合合理

由于耐火材料中骨料與基質(zhì)的性能(如密度、熱膨脹系數(shù)等)差異一般較大，兩者的結(jié)合界面對(duì)熱震裂紋的擴(kuò)展、轉(zhuǎn)向等影響顯著。通過選擇和預(yù)處理骨料等技術(shù)措施，在骨料與基質(zhì)之間形成合適的結(jié)合界面，形成解聚、顆粒拔出、顯微開裂等耗能機(jī)制，可以抑制熱震裂紋的擴(kuò)展，從而達(dá)到提高耐火材料的韌性的目的。

(4)引入或生成線膨脹系數(shù)小的物相

通過在基質(zhì)中引入適量的熱膨脹性較低的材料，引起材料內(nèi)部的熱膨脹不匹配，從而在耐火材料燒成過程中產(chǎn)生微裂紋，阻礙熱震裂紋的擴(kuò)展。但上述微裂紋太多將引起微裂紋的聚合，降低試樣的力學(xué)性能。因此，要嚴(yán)格控制低熱膨脹性材料的添加量，以獲得熱震穩(wěn)定性和力學(xué)性能較為均衡的耐火制品。

(5)引入或生成某種物相(例如四方ZrO2)，使其在裂紋尖端發(fā)生相變，形成吸收能量機(jī)制。

通過在材料體系中各相的熱失配，使得耐火材料內(nèi)部產(chǎn)生非災(zāi)難性的破壞系統(tǒng)，并出現(xiàn)復(fù)雜的非線性斷裂行為，從而提高耐火制品的熱震穩(wěn)定性。

(6)加入并均勻分散纖維或纖維狀物

通過引入纖維狀物、晶須或原位形成晶須狀物相等，并保證其均勻分散在制品中，如在澆注料中加入鋼纖維等，將會(huì)使耐火材料的斷裂所需能量增加并呈現(xiàn)顯著的非線性特征，進(jìn)而提高材料的韌性。

(7)添加塑性或粘滯性組元

通過在耐火材料體系中添加塑性、黏滯性組分或者使制品在煅燒過程中形成高黏度的液相，利用它們的塑性變形，吸收彈性應(yīng)變能的釋放量，從而提高耐火制品的韌性。如鋯英石-氧化鋯質(zhì)耐火材料在煅燒過程中，通過鋯英石的分解形成ZrO2和高黏度的液相SiO2，顯著提高了耐火材料的韌性。