抗熱震性描述耐火材料承受溫度驟變而不致發(fā)生損毀的能力，是評(píng)價(jià)耐火材料高溫使用效果的一項(xiàng)重要指標(biāo)。在溫度經(jīng)常急驟變化的作業(yè)條件下使用的耐火材料，其抗熱震性的好壞往往是決定其使用壽命的主導(dǎo)因素。所以提高耐火材料的抗熱震性，一直是耐火材料科技工作者努力追求的一個(gè)目標(biāo)。
耐火材料是非均質(zhì)的脆性材料，與金屬制品相比，由于它的熱膨脹率較大，熱導(dǎo)率和彈性較小，以及抗張強(qiáng)度低等，抗熱應(yīng)力而不破壞的能力差，導(dǎo)致其抗熱震性能較低。材料的熱震破壞可分為兩大類(lèi)：一類(lèi)是瞬時(shí)斷裂，稱為熱沖擊斷裂；另一類(lèi)是在熱沖擊循環(huán)作用下，先出現(xiàn)開(kāi)裂，剝落，然后碎裂和變質(zhì)，終至整體損壞，稱為熱震損傷。
耐火材料在高溫環(huán)境中使用時(shí)需承受頻繁的熱沖擊，其抗熱沖擊的能力直接影響其使用壽命。采取增韌增強(qiáng)的方法，設(shè)置裂紋擴(kuò)展過(guò)程中附加能量損耗機(jī)制或者增加裂紋擴(kuò)展勢(shì)壘，可以提高耐火材料斷裂能和斷裂韌性，從而改善材料的抗熱震性能。一般地改善途徑有熱膨脹系數(shù)失配、納米增韌、纖維晶須增強(qiáng)、原位生長(zhǎng)自增強(qiáng)增韌、相變?cè)鲰g等。在這里主要介紹提高材料抗熱震性能的措施之一：熱膨脹系數(shù)失配。
熱膨脹系數(shù)失配是指材料的基質(zhì)相與顆粒相兩者的熱膨脹系數(shù)不同，在材料熱處理時(shí)，由于熱膨脹系數(shù)的不匹配，冷卻時(shí)在材料內(nèi)部尤其是基質(zhì)相與顆粒相的界面處產(chǎn)生熱應(yīng)力，從而存在一個(gè)殘余應(yīng)力場(chǎng)，這個(gè)局部應(yīng)力場(chǎng)的存在對(duì)材料的一系列性能尤其是熱學(xué)性能造成各種影響。如果可膨脹系數(shù)失配較大，則熱應(yīng)力場(chǎng)將導(dǎo)致顯微裂紋的產(chǎn)生。顯微裂紋又與顆粒的尺寸有關(guān)，只有顆粒的尺寸較大時(shí)，才能產(chǎn)生較大的顯微裂紋，同時(shí)裂紋偏轉(zhuǎn)的路徑增大，裂紋擴(kuò)展阻力增大，消耗的斷裂能也增多。顯微裂紋的存在有助于提高材料的斷裂表面能。因?yàn)檫@些裂紋能吸收彈性應(yīng)變能，使得驅(qū)動(dòng)主裂紋擴(kuò)展的能量降低，從而提高了材料的斷裂表面能。而根據(jù)顆粒與基體之間熱膨脹系數(shù)差的不同，裂紋擴(kuò)展的路徑也有所不同，而是首先偏離原來(lái)的方向，環(huán)繞顆粒擴(kuò)展，使得裂紋在基體中的擴(kuò)展路徑加長(zhǎng)：在裂紋擴(kuò)展過(guò)程中，外加應(yīng)力的作用使得在擴(kuò)展中的裂紋的尖端附件出現(xiàn)裂紋區(qū)，而裂紋區(qū)的存在，能吸收部分?jǐn)U展的能量，提高材料的抗熱震性能：當(dāng)裂紋將朝向原裂紋方向的顆粒直接擴(kuò)展，裂紋擴(kuò)展到達(dá)顆粒與基體之間的界面處時(shí)，如果外加應(yīng)力不再增加，則裂紋在此終止，如果外加應(yīng)力增加，則裂紋擴(kuò)展可能穿過(guò)顆粒導(dǎo)致顆粒開(kāi)裂，也有可能沿顆粒與基體之間的界面進(jìn)行擴(kuò)展。
