22 .无机材料物理性能 当外力和温度不同时，虽然蠕变曲线仍保持上 述几个阶段的特点，但各段所延续的时间及曲线的 倾斜程度将有所不同。图1.21示出了蠕变曲线随 温度和应力的变化而变化的一些基本规律。由图中 可以看出，当温度或应力较低时，稳态蠕变阶段延 长；当应力或温度增加时，稳定态蠕变阶段缩短，甚 至不出现。 蠕变曲线的实验测定是研究无机材料高温蠕变 行为的基础。蠕变曲线的测定涉及许多参数，包括 测试的环境、温度、湿度以及材料的受力方式、受力 时间 大小、材料变形量随承载时间的变化等。蠕变曲线 图1.21温度和应力对蠕变 测定的主要内容是应变随时间的变化关系曲线，并 曲线的影响 由之确定材料蠕变的极限变形值。、稳态蠕变阶段 的蠕变应力指数n、稳态蠕变速率E以及在给定应力水平作用一定时间后的蠕变应 变量等。 1.5.3高温蠕变理论 无机材料多为多晶多相材料，各相之间的耐火度差别较大，因此无机材料的蠕变 行为受环境温度的影响很大，同时也强烈地依赖于材料的显微结构。蠕变本身是 种属于宏观尺度的整体性能指标。研究表明，评价材料蠕变性能的主要参数之 一在指定温度下的稳态蠕变速率E与材料的结构、性能以及环境因素等之间存 在如下关系： =A()八（怡）”牌 (1.46) 式中，G为材料的剪切模量：b为柏氏矢量；d为品粒尺寸，a为外加应力；T为绝对 温度：R为气体常数：D=Dex即（一是）为扩散系数：Q为扩散激活能：A,m和m 均为常数。其中n即为式(1.45)中的蠕变应力指数。 不同材料在不同环境温度下高温蠕变的机理不同，主要受材料在显微结构尺度 上的各种变形机制所制约。在过去几十年中，学者们为解释无机材料的高温蠕变机 理已经提出了一些相应的理论，大致可以分为晶格蠕变和晶界蠕变这两大类。 1.晶格蜡变 晶格蠕变一般发生在晶体内部，其微观机理主要有两种：一种是以位错的运动 为主，是一类在长程应力场作用下所形成的位错滑移蠕变；另一种则是由晶格中的 点缺陷（如空穴、填隙原子等）的扩散导致的，属于短程应力场中的扩散蠕变。位错滑 移蠕变多发生在中、高温下承受10~1000MPa拉应力作用的情况下，而扩散蠕变则
当 外 力 和温度不同时，虽 然 蠕 变 曲 线 仍 保 持 上 述几个阶段 的 特 点 ，但 各 段 所 延 续 的 时 间 及 曲 线 的 倾 斜 程 度 将 有 所 不 同 。图 1 . 2 1示 出 了 蠕 变 曲 线 随 温度和应力的变化而变化的一些基本规律。由图中 可 以 看 出 ，当 温 度 或 应 力 较 低 时 ，稳 态 蠕 变 阶 段 延 f 长 ；当应力或温度增加时，稳 定 态 蠕 变 阶 段 缩 短 ，甚 ~ 至不出现。 蠕变曲线的实验测定是研究无机材料高温蠕变 行为的基础。蠕 变 曲 线 的 测 定 涉 及 许 多 参 数 ，包括 测试的环境、温 度 、湿 度 以 及 材 料 的 受 力 方 式 、受力 大 小 、材 料 变 形 量 随 承 载 时 间 的 变 化 等 。蠕变曲线 图1.21温度和应力对螺变 测 定 的 主 要 内 容 是 应 变 随 时 间 的 变 化 关 系 曲 线 ，并 由之确定材料蠕变的极限变形值 稳 态 蠕 变 阶 段 的蠕变应力指数〃、稳态蠕变速率纟以及在给定应力水平作用一定时间后的蠕变应 变 量等。 1 . 5 . 3 高温蝈变理论 无机材料多为多晶多相材料，各相之间的耐火度差别较大，因此无机材料的蠕变 行为受环境温度的影响很大，同时也强烈地依赖于材料的显微结构。蠕变本身是一 种 属 于 宏 观 尺 度 的 整 体 性 能 指 标 。研 究 表 明 ，评 价 材 料 蠕 变 性 能 的 主 要 参 数 之 - 在指定温度下的稳态蠕变速率纟与材料的结构、性能以及环境因素等之间存 在如下关系： 无机材料物理性能 i = A DGb ~RT (1.46) 式 中 ，G 为材料的剪切模量；6 为柏氏矢量；d 为晶粒尺寸； 为外加应力；T 为绝对 温 度 ；尺为气体常数； D = 为 扩 散 系 数 ；Q 为 扩 散 激 活 能 ；A ，m 和 n 均为常数。其中〃即为式（1.45)中的蟠变应力指数。 不同材料在不同环境温度下高温蠕变的机理不同，主要受材料在显微结构尺度 上的各种变形机制所制约。在过去几十年中，学者们为解释无机材料的高温嶠变机 理已经提出了一些相应的理论，大致可以分为晶格蠕变和晶界蠕变这两大类。 1 . 晶格蠕变 晶格蠕变一般发生在晶体内部，其 微 观 机 理 主 要 有 两 种 ：一种是以位错的运动 为 主 ，是一类在长程应力场作用下所形成的位错滑移蠕变；另一种则是由晶格中的 点缺陷（如 空穴、填隙原子等）的扩散导致的，属于短程应力场中的扩散蠕变。位错滑 移蠕变多发生在中、高 温 下 承 受 10〜 1 〇〇〇M P a拉应力作用的情况下，而扩散蠕变则
23 .第1章无机材料的受力形变. 多发生在高温下承受低于I0MPa的低压力情况下（晶粒扩散）或者在中低温度下受 低应力作用的情况下（品界扩散）。 由于晶格蠕变发生在品体内部，因此其稳态蠕变速率与晶粒尺寸无关，即 式(1.46)中的m=0,相应地，稳态蠕变速率的表达式为 Are知（爵）号 (1.47) 与式(1.46)相比较，式(1.47)中的常数A,包括了材料的剪切模量、柏氏矢量以及 其他一些基本常数，而参数Q则为克服长程位错滑移或晶格点缺陷扩散的澈活能。 金属材料晶格蛎变的应力指数为5，合金晶格蠕变的应力指数为3，而大多数无 机材料的晶格蠕变应力指数则处于3一4.5之间。 2.晶界蠕变 多晶多相材料中存在着大量的非品态品界相。在高温下，晶界相黏度迅速下降， 外力的作用会导致晶界发生黏滞流动，从而引起材料的蠕变。一般说来，无机材料的 蠕变在很大程度上取决于其晶界相的状态及其含量。 无机材料的晶界蠕变大致分为三种情况。 (1)对于低熔点的工业陶瓷，晶界相所占的比例相对较大，晶界相尺度也相对较 厚，在高温下易于发生晶界相的黏滞流动。如果将高温下发生黏滞流动的晶界相近 似处理为牛顿流体，则这类材料的稳态蠕变速率可以表述为 =Ar贷 (1.48) 式中，x为晶界所受到的剪切应力；D为晶界相的扩散系数；A为常数。 与式(1.46)相比较不难看出，对于由式(1.48)所描述的这类蠕变有：m=1,n= 1。但是必须指出的是，如果上面所讨论的晶界相不是玻璃态，而是微晶态，则n≠1。 (2)如果晶界相含量较少，相应的晶界相厚度较小，蠕变则主要表现为晶界的滑 移，同时伴随有晶粒本身的变形。大多数高性能陶瓷和新型耐火材料在高温受力时 基本上都将发生这一类蠕变。 晶界滑移导致的蠕变多由扩散过程控制。如果扩散过程主要发生在晶粒内部 则称为Nabarro-Herring蠕变。Nabarro-Herring蠕变的机理大致为：晶格点缺陷 的扩散使晶粒沿主拉应力方向伸长、变细，致使各晶粒之间的形变发生失配，从而引 起晶界的滑移。在这种情况下，晶界的滑移导致的形变占据了材料总蠕变形变量的 主要部分。Nabarro和Herring将晶界处理为理想的牛顿流体，导出了这类蟠变的 稳态蠕变速率表达式如下： -a0()(怡) (1.49) 与式(1.47)相比较，这类蠕变的m值为2，即稳态蠕变速率与晶粒表面积(xd) 成反比，说明这一类晶界滑移主要受晶粒表面积所制约。 如果扩散过程主要发生在晶界相，则称为Coble蠕变。Coble蠕变主要是由于
多发生在高温下承受低于1〇 M P a的低压力情况下（晶粒扩散）或者在中低温度下受 低应力作用的情况下（晶界扩散）。 由 于 晶 格 蠕 变 发 生 在 晶 体 内 部 ，因 此 其 稳 态 蠕 变 速 率 与 晶 粒 尺 寸 无 关 ，即 式 （1.46)中 的 m = 0,相 应 地 ，稳态蠕变速率的表达式为 S = A gcr”exp( - (1.47) 与 式 （1. 46)相 比 较 ，式 （1. 47)中 的 常 数 A s包括了材料的剪切模量、柏氏矢量以及 其他一些基本常数,而参数Q 则为克服长程位错滑移或晶格点缺陷扩散的激活能。 金属材料晶格蠕变的应力指数为5,合 金 晶 格 蠕 变 的 应 力 指 数 为 3,而大多数无 机材料的晶格蠕变应力指数则处于3〜 4. 5 之 间 。 2 . 晶界蠕变 多晶多相材料中存在着大量的非晶态晶界相。在 高 温 下 ，晶界相黏度迅速下降， 外力的作用会导致晶界发生黏滞流动，从而引起材料的蠕变。 一 般 说 来 ，无机材料的 蠕变在很大程度上取决于其晶界相的状态及其含量。 无机材料的晶界蠕变大致分为三种情况。 ( 1 ) 对于低熔点的工业陶瓷，晶界相所占的比例相对较大，晶界相尺度也相对较 厚 ，在高温下易于发生晶界相的黏滞流动。如果将高温下发生黏滞流动的晶界相近 似处理为牛顿流体，则这类材料的稳态蠕变速率可以表述为 . .-. —. . 第 1 章 夭J 机 材 料 的 力 形 变 . i = A gbr - ^ ： (1. 48) 式 中 ，r 为晶界所受到的剪切应力；Dsb为晶界相的扩散系数；A gb为 常数。 与 式 （1. 46)相比较不难看出，对于由式（1. 48)所 描 述 的 这 类 蠕 变 有 ：m = l ,« = 1。但是必须指出的是，如果上面所讨论的晶界相不是玻璃态，而是微晶态，则 n# l 。 ( 2 ) 如果晶界相含量较少，相应的晶界相厚度较小，蠕变则主要表现为晶界的滑 移 ，同时伴随有晶粒本身的变形。大多数高性能陶瓷和新型耐火材料在高温受力时 基本上都将发生这一类蠕变。 晶界滑移导致的蠕变多由扩散过程控制。如 果 扩 散 过 程 主 要 发 生 在 晶 粒 内 部 ， 则 称 为 Nabarro-H errin g螺 变 。Nabarro-H errin g蠕 变 的 机 理 大 致 为 ：晶格点缺陷 的扩散使晶粒沿主拉应力方向伸长、变 细 ，致 使 各 晶 粒 之 间 的 形 变 发 生 失 配 ，从而引 起晶界的滑移。在这种情况下，晶界的滑移导致的形变占据了材料总蠕变形变量的 主要部分。N abarro和 H erring将 晶 界 处 理 为 理 想 的 牛 顿 流 体 ，导出了这类蠕变的 稳态蠕变速率表达式如下： (1.49) 与式（1. 47)相 比 较 ，这 类 蠕 变 的 m 值 为 2,即稳态蠕变速率与晶粒表面积（occf) 成 反 比 ，说明这一类晶界滑移主要受晶粒表面积所制约。 如果扩散过程主要发生在晶界相，则 称 为 C ob le蠕 变 。C ob le蠕变主要是由于
24 .无机材料物理性能 受拉晶界和受压晶界之间产生的空位浓度差导致的受拉晶界处空位向受压晶界处迁 移的结果。此时虽然也会发生晶粒内部点缺陷的扩散，但点缺陷的扩散对晶界迁移 的作用一般可以忽略不计。根据Coble的推导，在晶界相可以近似处理为牛顿流体 的前提下，这类蠕变的稳态蠕变速率表达式为 =(传)层() (1.50) 式中，db为晶界相的平均厚度。注意到式中(b/d)项的指数为3，说明Coble蠕变主 要受晶粒所占的体积大小所制约。 (3)对于一些晶界相含量较少，晶界相厚度相应较小的无机材料，蠕变有时也可 能完全（或近乎完全）由晶界的滑移控制。在这类蠕变过程中，晶粒几乎不会发生任 何程度的形变。根据晶界相状态的不同，这类蠕变也有两种不同的情况。如果晶界 相是非晶态并且可以近似处理为牛顿流体，则晶界相的流动与晶粒尺寸成反比，即 m=1,此时，稳态蠕变速率为 t=16D9(白)（怎） (1.51) 而如果晶界相是非晶态但不能视为牛顿流体，此时晶界的滑移将由另外的机制 主导。由于外加应力的作用，晶界的一些薄弱点尤其是三交晶界处可能会形成孔洞； 这些孔洞的长大、伸长、连通在宏观就会表现为材料变形量的增大（即蠕变）。这种变 形属于弹黏体的变形，其蠕变应力指数大致在2左右，其稳态蠕变速率则为 =B9(怡)（层） (1.52) 1.5.4蠕变断裂 无论是晶格蠕变，还是品界蠕变，蠕变的最终结果大多都将是断裂。也就是说 当蠕变变形量达到一定程度之后，材料就会发生蠕变断裂。 对于晶格蠕变，位错的运动在晶粒表面附近受阻，或者点缺陷的扩散使得点缺陷 在晶粒表面附近富集，其结果就是在晶粒表面附近形成一个较大的缺陷，随着承载 时间的延续，蠕变变形量的增大，晶粒表面处聚集的缺陷逐渐发育；当缺陷尺寸达到 某一临界值时，在外力作用下就将发生灾难性扩展导致材料的断裂。晶格蠕变引发 的断裂主要表现为穿晶断裂。 对于晶界孀变，情况基本类似。晶界的滑移将使得类裂纹在晶界的一些薄弱点 尤其是在三交晶界处形成，这些类裂纹在蠕变过程逐渐发育长大到临界尺寸后发生 失稳扩展导致材料断裂。晶界蠕变引发的断裂主要表现为沿晶断裂。 我们在第3章中还将就蠕变断裂问题展开更进一步的讨论。 1.5.5影响蠕变的因素 从上面的讨论可知，影响蠕变的因素很多。这里我们主要从以下几个方面展开 讨论
无机材料物理性能 受拉晶界和受压晶界之间产生的空位浓度差导致的受拉晶界处空位向受压晶界处迁 移的结果。此时虽然也会发生晶粒内部点缺陷的扩散，但点缺陷的扩散对晶界迁移 的作用一般可以忽略不计。根 据 C o b le的 推 导 ，在晶界相可以近似处理为牛顿流体 的前提下，这类蠕变的稳态蠕变速率表达式为 D^Gb /<i Bb B 2 m ( f ) (1.50) 式 中 ，dgb为晶界相的平均厚度。注意到式中（6/心 项 的 指 数 为 3,说 明 C ob le蠕变主 要受晶粒所占的体积大小所制约。 ( 3 )对于一些晶界相含量较少，晶界相厚度相应较小的无机材料，蠕变有时也可 能完全(或近乎完全）由晶界的滑移控制。在 这 类 蠕 变 过 程 中 ，晶粒几乎不会发生任 何程度的形变。根据晶界相状态的不同，这 类 蠕 变 也 有 两 种 不 同 的 情 况 。如果晶界 相是非晶态并且可以近似处理为牛顿流体，则 晶 界 相 的 流 动 与 晶 粒 尺 寸 成 反 比 ，即 m= l ，此 时 ，稳态蠕变速率为 卜 16雙 ⑴ ⑷ （1.51) 而如果晶界相是非晶态但不能视为牛顿流体，此时晶界的滑移将由另外的机制 主 导 。由于外加应力的作用，晶界的一些薄弱点尤其是三交晶界处可能会形成孔洞； 这些孔洞的长大、伸 长 、连通在宏观就会表现为材料变形量的增大（即蠕变）。这种变 形属于弹黏体的变形，其蠕变应力指数大致在2 左 右 ，其稳态蠕变速率则为 i = B W { j ) i ^ ) 2 (1.52) 1 . 5 . 4 蟠变断裂 无论是晶格蠕变，还是晶界蠕变，蠕 变 的 最 终 结 果 大 多 都 将 是 断 裂 。也 就 是 说 ， 当蠕变变形量达到一定程度之后，材料就会发生蠕变断裂。 对于晶格蠕变，位错的运动在晶粒表面附近受阻，或者点缺陷的扩散使得点缺陷 在晶粒表面附近富集，其结果就是在 晶 粒 表 面 附 近 形 成 一 个 较 大 的 缺 陷 ；随着承载 时间的延续，蠕变变形量的增大，晶粒表面处聚集的缺陷逐渐发育；当缺陷尺寸达到 某一临界值时，在外力作用下就将发生灾难性扩展导致材料的断裂。晶格蠕变引发 的断裂主要表现为穿晶断裂。 对于晶界蠕变，情况基本类似。晶界的滑移将使得类裂纹在晶界的一些薄弱点 尤其是在三交晶界处形成，这些类裂纹在蠕变过程逐渐发育长大到临界尺寸后发生 失稳扩展导致材料断裂。晶界蠕变引发的断裂主要表现为沿晶断裂。 我 们 在 第 3 章中还将就蠕变断裂问题展开更进一步的讨论。 1 . 5 . 5 影响蠕变的因素 从上面的讨论可知，影响 蠕 变 的 因 素 很 多 。这里我们主要从以下几个方面展开 讨论
25 第1章无机材料的受力形变 1.温度 前面已提到温度升高，稳态蠕变速率增大。这是由于温度升高，位错运动和晶界 滑移加快，扩散系数增大，这些都对蠕变有所贡献。图1.22为SiA1ON及SgN,的 稳态螨变速率与温度的关系。 2.应力 从图1.21及式(1.48)~式(1.52)可知，稳态蠕变速率随应力增加而增大。单纯 受压应力作用时一般不会形成蠕变现象，只有在剪应力作用下，材料才可能发生滑 移、扩散，从而表现出宏观的蠕变。 3.显微结构的影响 蠕变是一种对显微结构比较敏感的性能指标。气孔、晶粒尺寸、玻璃相等都对蟠 变性能有很大影响。」 气孔的影响可以从图1.23看出。随着气孔率增加，稳态蠕变速率也增大。这是 因为气孔诚少了抵抗蠕变的有效截面积。此外，当晶界黏性流动起主要作用时，气孔 的空余体积可以容纳晶粒所发生的形变。 4000 140013251250 I蝶变率为2.5×105 101 Sialono Sialon 59D 10000 si,N.{合Hs130 Hs130-2 10 4000 10 10- 400 1058606.2646.66.87.0 1005 0.10.20.30.40.5 10 T-10K- 气孔体积分数 图1.22稳态蠕变速常和绝对温度倒数 图1.23气孔率对多晶氧化铝蠕变性能的影响 之间的关系 (Sialon59D和S,N,HS130-1的实验 在空气中进行，S3N4HS130-2实验 在氧气中进行，实验应力为的MP) 至于晶粒尺寸的影响，则可以从式(1.47)~式(1.52)中看出。晶粒愈小，稳态蠕 变速率愈大。这是因为晶粒愈小，晶界在材料中所占的比例就越大，晶界扩散及晶界 流动对蠕变的贡献也就相应增大。从表1.4所列的数据可以看出，尖晶石的晶粒尺
第 1 章无机材料的受力形变 1 . 温度 前面已提到温度升高，稳态蠕变速率增大。这是由于温度升高，位错运动和晶界 滑移加快，扩散系数增大，这 些 都 对 蠕 变 有 所 贡 献 。图 1. 2 2 为 S iA lO N 及 Si3N4 的 稳态蠕变速率与温度的关系。 2 . 应力 从 图 1. 2 1 及 式 （1. 48)〜 式 （1. 52)可 知 ，稳态蠕变速率随应力增加而增大。单纯 受压应力作用时一般不会形成蠕变现象，只 有 在 剪 应 力 作 用 下 ，材料才可能发生滑 移 、扩 散 ，从而表现出宏观的蠕变。 3 . 显微结构的影响 蠕变是一种对显微结构比较敏感的性能指标。气 孔 、晶粒尺寸、玻璃相等都对蠕 变性能有很大影响。 气 孔 的 影 响 可 以 从 图 1 . 2 3看 出 。随着气孔率增加，稳态蠕变速率也增大。这是 因为气孔减少了抵抗蠕变的有效截面积。此 外 ，当晶界黏性流动起主要作用时，气孔 的空余体积可以容纳晶粒所发生的形变。 7TC 1 400 1 325 1 250 B 囅 图 1 . 2 2 稳 态 蠕 变 速 率 和 绝 对 温 度 倒 数 图 1 . 2 3 气孔率对多晶氧化铝蠕变性能的影响 之间的关系 (Sialon 59D 和 Si3N4 H S130-1 的实验 在 空 气 中 进 行 ，Si3N4 H S1 30- 2实验 在氩气中进行，实验应力为69 MPa) 至于晶粒尺寸的影响，则可以从式（1.47)〜 式 （1.52)中看出。晶粒愈小，稳态蠕 变速率愈大。这是因为晶粒愈小，晶界在材料中所占的比例就越大，晶界扩散及晶界 流动对蠕变的贡献也就相应增大。从 表 1. 4 所 列 的 数 据 可 以 看 出 ，尖晶石的晶粒尺
26 ·无机材料物理性能 寸为2~5um时，E=26.3×105,当晶粒尺寸为1~3mm时，E=0.1×105,稳态 蠕变速率较低很多。单晶没有晶界，因此，抗蠕变的性能比多晶材料好。 通常陶瓷中都存在有玻璃相。当温度升高时，玻璃相的黏度降低，因而变形速率 增大，亦即蠕变速率增大。从表1.4可以看出，非晶态的蠕变率比晶态要大得多。玻 璃相对蠕变的影响还取决于玻璃相对晶相的湿润程度，这可用图1.24说明。如果玻 璃相不湿润晶相，如图1.24(a)所示，则在晶界处为晶粒与晶粒结合，抵抗蠣变的性 能就好，如果玻璃相完全湿润晶相，如图1.24(b)所示，玻璃相穿人晶界，将晶粒包 围，这就形成了抗蠕变最弱的结构。 表1.4 一些无机材料在不同温度不同外加应力水平下的稳态蠕变速率 材料 稳态蠕变速率/小可 1300℃，12.4MP 多晶Al2O 0.13×10- 多品BeO 30×10-5 多晶MgO(注浆成型〉 33×10- 多晶MgO(等静压成型)】 33×10-3 多晶MgA山O,(晶粒尺寸2一3m) 26.3×10-5 多品MgAl,O,(晶粒尺寸1~3mm 0.1×10- 多晶ThO: 100×10- 多晶Zr02 3X10-3 石英玻璃 20000×10- 软玻璃Al,O 1.9×10°×10-8 耐热耐火砖 100000×10-3 1300℃，0.07MPa 石英玻璃 0.01 软玻璃 8 耐热耐火砖 0.005 铬砖 0.0005 镁砖 0.00002 彻底消除高温耐火材料中的玻璃相对于提高耐火材料的抗蠕变性能是有好处 的，但这在实践上通常难以做到。一种较好的处理办法是通过控制烧成温度以改变 玻璃相组成，从而降低玻璃相对主晶相的湿 玻璃相 玻璃相 润特性。此外，也可通过调整组成以改变晶 界玻璃相的黏度。如在氧化镁中加人氧化铬 而制成的镁砖，由于降低了玻璃相的湿润性， 抗蠕变性能得到了改善， (a) (b) 4.组成 图1,24玻璃相对晶相的润湿情况 显然，组成不同的材料其蠕变行为不同。 ()不润湿，(b)完全润湿
无机材料物理性能 寸 为 2 〜 5 p m 时 d = 2 6 . 3 X 1 0 - 5 ,当 晶 粒 尺 寸 为 1 〜 3 m m 时 d = 0 . 1 X 1CT5 ,稳 态 蠕 变 速 率 较 低 很 多 。单 晶 没 有 晶 界 ，因 此 ，抗 蠕 变 的 性 能 比 多 晶 材 料 好 。 通 常 陶 瓷 中 都 存 在 有 玻 璃 相 。 当 温 度 升 高 时 ，玻 璃 相 的 黏 度 降 低 ，因 而 变 形 速 率 增 大 ，亦 即 蠕 变 速 率 增 大 。从 表 1 . 4 可 以 看 出 ，非 晶 态 的 蠕 变 率 比 晶 态 要 大 得 多 。玻 璃 相 对 蠕 变 的 影 响 还 取 决 于 玻 璃 相 对 晶 相 的 湿 润 程 度 ，这 可 用 图 1 . 2 4 说 明 。 如 果 玻 璃 相 不 湿 润 晶 相 ，如 图 1 . 2 4 ( a )所 示 ，则 在 晶 界 处 为 晶 粒 与 晶 粒 结 合 ，抵 抗 蠕 变 的 性 能 就 好 ；如 果 玻 璃 相 完 全 湿 润 晶 相 ，如 图 1 . 2 4 ( b )所 示 ，玻 璃 相 穿 人 晶 界 ，将 晶 粒 包 围 ，这 就 形 成 了 抗 蠕 变 最 弱 的 结 构 。 表 1.4 —些无机材料在不同温度不同外加应力水平下的稳态蝙变速率 材 料 稳态蠕变速率/h M 1 300°C ,12. 4 M Pa 多 晶 a i 2o 3 0. 1 3X 10-5 多 晶 BeO 3 0X 10—5 多 晶 M gO (注浆成型） 3 3X 10-5 多 晶 M gO (等静压成型） 3 3X 10-5 多 晶 M gA l2〇4 (晶 粒 尺 寸 2〜 3 pm ) 2 6 . 3X 10—5 多 晶 M gAl2〇4(晶 粒 尺 寸 1〜 3 mm) 0. 1 X 10-5 多 晶 T h 0 2 10 0X 10—5 多 晶 Z r0 2 3 X 10-5 石英玻璃 20 0 0 0X 10 —5 软 玻 璃 a i 2o 3 1 . 9X 109X 10-5 耐热耐火砖 100 0 0 0X 10—5 1 300°C ,0. 07 M Pa 石英玻璃 0.01 软玻璃 8 耐热耐火砖 0. 005 铬砖 0. 000 5 镁砖 0. 000 02 彻 底 消 除 高 温 耐 火 材 料 中 的 玻 璃 相 对 于 提 高 耐 火 材 料 的 抗 蠕 变 性 能 是 有 好 处 的 ，但 这 在 实 践 上 通 常 难 以 做 到 。一 种 较 好 的 处 理 办 法 是 通 过 控 制 烧 成 温 度 以 改 变 玻 璃 相 组 成 ，从 而 降 低 玻 璃 相 对 主 晶 相 的 湿 润 特 性 。 此 外 ，也 可 通 过 调 整 组 成 以 改 变 晶 界 玻 璃 相 的 黏 度 。如 在 氧 化 镁 中 加 人 氧 化 铬 而 制 成 的 镁 砖 ，由 于 降 低 了 玻 璃 相 的 湿 润 性 ， 抗 蠕 变 性 能 得 到 了 改 善 。 4 . 组 成 显 然 ，组 成 不 同 的 材 料其蠕变 行 为 不 同 。 图 1 . 2 4 玻璃相对晶相的润湿情况 ( a )不润湿；（b)完全润湿