Inilah cara para insinyur menemukan bahan tahan api yang lebih baik.

Bahan baku bahan tahan api yang diaplikasikan pada tungku atau kiln bervariasi. Para ilmuwan dan insinyur sedang mencari cara untuk meningkatkan efisiensi, mengurangi biaya, dan memperpanjang masa pakainya.

Penelitian telah menunjukkan bahwa keberadaan sejumlah kecil fase cair dapat secara efektif mengurangi konsentrasi tegangan, dan menghindari erosi lokal yang berlebihan yang disebabkan oleh konsentrasi tegangan mekanis serta keretakan dan pengelupasan yang disebabkan oleh konsentrasi tegangan termal. Mengambil contoh sistem korundum-spinel, jika dibandingkan dengan sistem spinel yang disintesis korundum, sistem spinel korundum-in-situ memiliki kinerja layanan yang lebih baik. Di satu sisi, spinel in-situ memiliki tingkat dispersi yang lebih tinggi dalam matriks, yang menghasilkan ketahanan permeabilitas terak yang lebih baik, namun yang lebih penting, persentase tertentu fase cair dihasilkan pada suhu tinggi karena penambahan sejumlah kecil jumlah abu silika. Kandungan cairan sistem spinel korundum-in-situ pada suhu tinggi berkaitan erat dengan jumlah abu silika. Studi eksperimental menunjukkan bahwa jumlah abu silika yang optimal haruslah 0.7-0.8wt% dari total bahan formula. Namun pembentukan fasa cair pada bahan tahan api dipengaruhi oleh banyak faktor seperti komposisi pengotor, kandungan dan distribusi serta perubahan suhu, sehingga sulit untuk mewujudkan pembentukan fasa cair yang terkendali dalam penerapannya.

Persentase fase cair yang terkontrol dihasilkan melalui reaksi in-situ dengan memasukkan bahan mentah tertentu ke dalam refraktori. Contoh yang berhasil mencakup pengenalan pelindung magnesium ke dalam batu bata karbon-magnesia dan andalusit ke dalam material alur besi.

Pelindung magnesium adalah sejenis bahan multifasa berpori sintetis. Karakteristik struktur mikro utama pelindung magnesium adalah fase kalsium aluminat tersebar di antara butiran spinel.

Selama servis, fase kalsium aluminat dalam pelindung magnesium bereaksi dengan pengotor seperti SiO2 dalam batu bata magnesia-karbon membentuk fase cair, yang menyebabkan deformasi plastis partikel pelindung magnesium dan mengurangi konsentrasi tegangan.

Selanjutnya, fase cair menembus ke dalam matriks di bawah aksi gaya kapiler untuk menutup pori-pori dan memperlambat reaksi oksidasi, sehingga meningkatkan kinerja layanan batu bata magnesia-karbon.

Untuk batu bata magnesium-karbon yang digunakan untuk membangun dinding, penambahan pelindung magnesium dapat mengurangi laju erosi dan memperpanjang masa pakai. Untuk batu bata magnesia-karbon terak, penambahan pelindung magnesium dapat menggantikan antioksidan logam tanpa mempengaruhi kinerja layanan, meskipun laju erosi tidak dapat dikurangi secara signifikan.

Pengenalan andalusit ke dalam material parit besi juga dapat meningkatkan ketahanan oksidasi.

Mekanismenya adalah: reaksi mulitisasi Andalusit terjadi selama pelayanan, dan fase cair yang dihasilkan menembus ke dalam matriks alur besi di bawah aksi gaya kapiler, sehingga menutup stomata.

Namun karena siklus servis material parit besi yang lama maka akumulasi fasa cair yang terus menerus akan mempengaruhi kinerja anti erosi material parit besi pada periode selanjutnya, sehingga secara umum tidak disarankan penggunaan andalusit pada parit utama, khususnya parit. material parit besi di dekat titik jatuhnya besi.

Bagi pabrik, pengujian bahan-bahan baru dan metode manufaktur baru merupakan hal yang sangat penting, terutama dalam kondisi saat ini ketika bahan mentah melonjak dan orang-orang di seluruh dunia mendukung tujuan nol karbon dan memperjuangkan perlindungan lingkungan.