焦炭楊氏模量測(cè)量原理和方法

測(cè)量原理和方法焦炭的楊氏模量的測(cè)定方法按測(cè)量時(shí)試樣所處的狀態(tài)分為靜態(tài)測(cè)量和動(dòng)態(tài)測(cè)量?jī)深?。可在室溫下也可在高溫下測(cè)定。靜態(tài)測(cè)量的理論基礎(chǔ)是彈性力學(xué)，即試樣在彈性范圍內(nèi)服從胡克定律，故應(yīng)力和應(yīng)變之間呈線性關(guān)系，在應(yīng)力和應(yīng)變坐標(biāo)上該直線的斜率即楊氏模量。動(dòng)態(tài)測(cè)量的理論依據(jù)是通過測(cè)定試樣的固有頻率或測(cè)定超聲波在試樣中的傳播速度，然后按有關(guān)公式計(jì)算出楊氏模量。靜態(tài)法測(cè)定值一般比動(dòng)態(tài)法測(cè)定值要小 。

焦炭楊氏模量( Young's modulus of coke)是指對(duì)焦炭單向拉伸或壓縮時(shí)，在彈性區(qū)域使焦炭產(chǎn)生單位應(yīng)變量需施加的正應(yīng)力。它是旅炭力學(xué)性質(zhì)的一個(gè)重要指標(biāo)。應(yīng)變量也可用變形百分?jǐn)?shù)表示 。

楊氏模量可以統(tǒng)一表征焦炭二個(gè)層次的強(qiáng)度。根據(jù)焦炭楊氏模量可以估算焦炭在高爐內(nèi)不同部位的熱應(yīng)力。通過試驗(yàn)還可以建立焦炭力學(xué)性質(zhì)和焦炭結(jié)構(gòu)參數(shù)間的關(guān)系。因此研究焦炭的楊氏模量對(duì)于深入掌握焦炭的性質(zhì)是一項(xiàng)很有意義的工作，受到各國重視。

在小型萬能材料試驗(yàn)機(jī)上，將長41mm、寬9-11mm、厚3-5mm的矩形焦塊試樣置于兩個(gè)支點(diǎn)上。在試樣中部以一定速度加載，稱為三點(diǎn)法，測(cè)定加載力和撓度 。

在高溫下測(cè)量焦炭楊氏模最的方法有懸絲共振法和超聲脈沖回波重合法 。

(1)懸絲共振法。

利用換能器將輸入的音頻信號(hào)轉(zhuǎn)變成機(jī)械能，通過懸絲激發(fā)焦炭試樣，當(dāng)外加信號(hào)頻率與焦樣固有頻率相同時(shí)，焦樣即發(fā)生共振，這時(shí)的頻率為共振頻率。共振頻率通過另一根懸絲傳遞到另一換能器并轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，經(jīng)放大器放大后輸入示波器，信號(hào)發(fā)生器發(fā)出的共振頻率可由頻率計(jì)測(cè)出。該頻率即焦炭試樣的固有頻率。

(2)超聲脈沖回波吸合法。

用切片機(jī)切得兩個(gè)相對(duì)面互相平行的焦炭試樣，置于夾具內(nèi)。超聲發(fā)生器發(fā)生的脈沖電磁波，經(jīng)換能器轉(zhuǎn)變成相應(yīng)領(lǐng)率的超聲脈沖波，送入焦樣。一個(gè)脈沖波在焦樣中傳播時(shí)會(huì)產(chǎn)生多次反射，當(dāng)回波衰減完后，再發(fā)射下一個(gè)脈沖波?；夭ㄍㄟ^壓電換能器轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，并經(jīng)放大輸入示波器的軸，同時(shí)將音頻振蕩器的信號(hào)輸入示波器的軸作為外觸發(fā)同步信號(hào)。當(dāng)掃描周期等于脈沖波在試樣中往返一次所需時(shí)間時(shí)。在示波器上可看到多次回波重疊在一起，采用加亮電路后，可使只有兩個(gè)反射波在示波器上顯示。2100433B

焦炭力學(xué)性質(zhì)是指是用材料力學(xué)方法測(cè)量和研究焦炭所得的焦炭性質(zhì)。有焦炭抗壓強(qiáng)度、焦炭抗拉強(qiáng)度、風(fēng)炭顯微強(qiáng)度和焦炭楊氏模量等。這些性質(zhì)與焦炭氣孔壁強(qiáng)度、焦炭氣孔結(jié)構(gòu)、焦塊中的裂紋直接相關(guān)。以材料力學(xué)方法研究焦炭是20世紀(jì)70年代以來才開始的，尚不成熟，但它可以更深入地評(píng)定焦炭材料和焦炭多孔體的強(qiáng)度，揭示焦炭性質(zhì)與結(jié)構(gòu)間的內(nèi)在關(guān)系 。

焦炭灰是多種氧化物的混合物，焦炭灰熔點(diǎn)就是多種氧化物在受熱時(shí)形成共熔物的熔融溫度，它與灰成分中酸性氧化物同堿性氧化物的比值(SiO₂ Al₂O₃)/( Fe₂O₃ CaO MgO)有密切關(guān)系，該比值愈大，則灰熔點(diǎn)愈高通常焦炭灰熔點(diǎn)和煤的灰熔點(diǎn)均以三個(gè)特性溫度，即變形溫度、軟化溫度和流動(dòng)溫度表示 。