【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种耐火材料的性能评价方法，特别是涉及一种异形耐火材料整体弹性模量的测试方法。
技术介绍
1、耐火高温材料在诸如航空航天、重型燃气轮机等苛刻工况下应用时需要具有极高的性能均一性；但由于耐火材料组成中存在多相、跨尺度粒径、气孔、微裂纹等复杂情况，尤其是其关键服役性能中的力学性能或抗热冲击性能等参数均需要进行破坏性测试才能获得的，很难通过无损测试来判断其性能稳定性。
2、对无机材料而言，弹性模量与材料的力学性能和抗热冲击性能有非常强的相关性；利用脉冲激振法进行的弹性模量测试属于无损测试，因此，弹性模量可作为有效的手段来快速、定量、无损的评价产品的质量稳定性；但当前绝大多数的弹性模量测试标准或方法中，对所测试样品的形状尺寸均有一定的要求，如矩形或圆柱状等规则形状；如果被测试样品的形状不符合规定要求就无法采用标准给定的公式获得弹性模量测试值；但在实际的材料生产和开发过程中，往往许多产品并不具有规则的能够直接符合测试条件的形状尺寸，这极大地限制了弹性模量在产品质量控制中的应用；因此，如何对整砖样品快速无损地进行弹性模量测试，对于工业现场产品的质量控制和在线检测具有重要的意义。
3、专利cn202110708606.0通过对整砖样品弹性模量示值(非真实值)和破坏性取样后获得的矩形试样弹性模量测量值之间的对比拟合，建立了利用整砖样品弹性模量示值测试来定量无损表征产品性能稳定性的研究方法。此方法需要较多的样本量(破坏性取样)才能得到好的拟合效果，并且该方法在整砖样品的弹性模量示值测试时对形状参数的近似取值对
4、因此，亟需一种能够快速、无损、精确评价异形耐火材料弹性模量，从而实现制品性能均一性与质量稳定性判定的测试方法。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种异形耐火材料整体弹性模量的测试方法，该方法能够在不破坏异形耐火材料的情况下实现其整体弹性模量数据的快速获取，从而实现异形耐火制品质量稳定性的高效控制。
2、本专利技术为完成上述目的采用以下技术要点来实现：
3、一种异形耐火材料整体弹性模量的测试方法，测试方法依托于现有弹性模量测试标准中弹性模量参数的计算公式，并引入形状系数因子及相关测试方法，具体步骤如下：
4、(1)s1:形状系数因子的引入；
5、根据gb/t 30758，标准矩形试样的弹性模量计算公式为：
6、
7、式①中：e为试样的弹性模量，pa；m为矩形试样的质量，g；l、b、t分别为矩形试样的长度、宽度和厚度，mm；f1为测试试样的固有频率，hz；t1为测试试样的有限宽度与泊松比对弯曲基谐振动模式影响的校正系数；
8、根据公式①：试样的弹性模量与其固有频率、质量和尺寸有关，对于某材质产品，其固有频率、质量及尺寸随形状变化，但其弹性模量不变。固定整砖试样与矩形试样的形状，则二者之间的尺寸相关性保持不变，将此二者之间的相关性定义为形状系数k，则测试样品的弹性模量只与其质量和固有频率的平方成正比，即同种样品不同形状的弹性模量可通过公式②进行计算：
9、
10、式②中：e为弹性模量，pa；m为试样质量，g；f1为测试试样的固有频率，hz；k为形状系数因子；
11、(2)s2:选择一块或几块某型号的异形耐火砖，称量其整体质量m0，然后利用弹性模量测试仪测量其整体频率f0；
12、(3)s3：将上述异形耐火砖切割加工成标准矩形试样，测量标准矩形试样的质量m、长度l、宽度b和厚度t三个参数，根据gb/t 30758，在弹性模量测试仪中输入参数m、l、b和t，测试仪自动测量输出其弹性模量e；
13、(4)s4：基于同材质材料弹性模量e不随形状变化的特性，将s2中获得的异形耐火砖整砖质量m0、f0和s3中获得的弹性模量e代入s1中的公式②，获得该异形耐火砖的形状系数因子k；
14、(5)s5：选取相同材质和型号的其他异形耐火砖，称量记录其质量，然后在弹性模量测试仪上测量并记录其频率，根据s4中计算获得的该型号耐火砖的形状系数因子k，代入s1中的公式②，即可在无损的情况下获得该型号异形耐火砖的弹性模量参数；
15、(6)s6：测试方法的可靠性验证。将s5中异形耐火砖按照s3的步骤进行加工，测量其标准矩形试样的弹性模量，并与s5中通过形状系数因子获得的整砖弹性模量进行对比，两者的偏差越小说明该方法的可靠性越好。
16、上述过程中可以选取一块同材质的异形耐火砖，也可以选取几块同材质的异形耐火砖，当选择几块同材质的异形耐火砖时，不管时频率、弹性模量还是形状系数因子均按照其平均值进行取值。
17、所述整砖频率的测试属于无损测试，选取异形耐火砖表面某点作为振动激发点，在该点轻轻敲击产生振动，在该耐火砖的另一区域通过麦克风或其他类似工具来接收音频信号即接收点，弹性模量测量仪通过处理会显示处该耐火砖的频率数据。
18、所述频率的测试结果跟测试时的激发点和接收点有关，因此，在测试异形耐火砖的频率时需要选择相同或固定的振动激发点和音频接收点。
19、所述方法当选取测试样品的均质性存在一定偏差时，会导s3与s5中获得的弹性模量产生较大偏差，此时，在矩形弹性模量的测试中，可采用多部位制样消除此类误差。
20、上述方法将形状系数因子引入到整砖弹性模量的测试中，只需称量其质量、测试其频率即可快速得出试样的弹性模量数值，对标准形状产品而言，省略了试样尺寸的测量步骤，简化了操作，对形状复杂的异形产品而言，实现了其弹性模量在产品完整状态下的准确检测。因此，该方法突破了现有弹性模量测试方法中对产品形状尺寸的限制，其快速、准确、无损的特征非常适合用于对性能稳定性有较高要求的产品的生产质量控制。
21、上述方法的便捷性使其容易在工业生产中对产品进行全覆盖式的快速测试，从而筛选出数值偏离较大的异常产品。相比于频率等与材质和形状均有关系的参数，弹性模量仅与材质本身有关，因此，该方法不仅仅是能够对于确定材质的某一型号产品进行质量稳定性与内部均匀性的筛选，还能对该材质中不同型号产品进行性能对比与质量稳定性分析。
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1.一种异形耐火材料整体弹性模量的测试方法，其特征在于：测试方法具体步骤如下：
2.根据权利要求1所述的一种异形耐火材料整体弹性模量的测试方法，其特征在于：所述整砖频率的测试属于无损测试，选取异形耐火砖表面某点作为振动激发点，在该点轻轻敲击产生振动，在该耐火砖的另一区域通过麦克风或其他类似工具来接收音频信号即接收点，弹性模量测量仪通过处理会显示处该耐火砖的频率数据。
3.根据权利要求1所述的一种异形耐火材料整体弹性模量的测试方法，其特征在于：所述频率的测试结果跟测试时的激发点和接收点有关，因此，在测试异形耐火砖的频率时需要选择相同或固定的振动激发点和音频接收点。
4.根据权利要求1所述的一种异形耐火材料整体弹性模量的测试方法，其特征在于：当选取测试样品的均质性存在一定偏差时，会导S3与S5中获得的弹性模量产生较大偏差，此时，在矩形弹性模量的测试中，可采用多部位制样消除此类误差。
【技术特征摘要】
1.一种异形耐火材料整体弹性模量的测试方法，其特征在于：测试方法具体步骤如下：
2.根据权利要求1所述的一种异形耐火材料整体弹性模量的测试方法，其特征在于：所述整砖频率的测试属于无损测试，选取异形耐火砖表面某点作为振动激发点，在该点轻轻敲击产生振动，在该耐火砖的另一区域通过麦克风或其他类似工具来接收音频信号即接收点，弹性模量测量仪通过处理会显示处该耐火砖的频率数据。
3.根据权利要求1...
【专利技术属性】
技术研发人员：李红霞，宋艳艳，冯志源，王晗，范沐旭，王刚，谭清华，张涛，武刚，方旭，
申请(专利权)人：中钢集团洛阳耐火材料研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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