Takto prišli inžinieri na cestu pre lepšie žiaruvzdorné materiály.

Suroviny pre žiaruvzdorné materiály používané v peci alebo peci sa líšia. Vedci a inžinieri skúmajú spôsoby, ako zlepšiť jeho efektivitu, znížiť náklady a predĺžiť ich životnosť.

Štúdie ukázali, že existencia malého percenta kvapalnej fázy môže účinne znížiť koncentráciu napätia a vyhnúť sa lokálnej nadmernej erózii spôsobenej koncentráciou mechanického napätia a praskaniu a odlupovaniu spôsobenému koncentráciou tepelného napätia. Ak vezmeme ako príklad systém korund-spinel, v porovnaní so systémom spinelu predsyntetizovaného korundom má systém korund-in-situ lepší servisný výkon. Na jednej strane má spinel in situ vyšší stupeň disperzie v matrici, čo vedie k lepšej odolnosti voči priepustnosti trosky, ale čo je dôležitejšie, určité percento kvapalnej fázy sa vytvára pri vysokej teplote v dôsledku pridania malého množstvo kremičitého popola. Kvapalný obsah spinelového systému korund-in-situ pri vysokej teplote úzko súvisí s množstvom kremičitého popola. Experimentálne štúdie ukázali, že optimálne množstvo kremičitého popola by malo byť 0.7-0,8 % hmotn. z celkového materiálu receptúry. Avšak tvorba kvapalnej fázy v žiaruvzdorných materiáloch je ovplyvnená mnohými faktormi, ako je zloženie nečistôt, obsah a distribúcia, ako aj zmena teploty, takže je ťažké realizovať kontrolovateľnú tvorbu kvapalnej fázy pri aplikácii.

Riadené percento kvapalnej fázy sa vyrába reakciou in situ zavedením špecifickej suroviny do žiaruvzdorného materiálu. Medzi úspešné príklady patrí zavedenie horčíkového štítu do magnézio-uhlíkovej tehly a andalusitu do materiálu železnej drážky.

Horčíkový štít je druh syntetického porézneho viacfázového materiálu. Hlavnou charakteristikou mikroštruktúry horčíkového štítu je, že fáza hlinitanu vápenatého je rozptýlená medzi spinelovými zrnami.

Počas prevádzky fáza hlinitanu vápenatého v horčíkovom štíte reaguje s nečistotami, ako je SiO2 v magnézio-uhlíkovej tehle za vzniku kvapalnej fázy, ktorá spôsobuje plastickú deformáciu častíc horčíkového štítu a znižuje koncentráciu napätia.

Okrem toho kvapalná fáza preniká do matrice pôsobením kapilárnej sily, aby uzavrela póry a spomalila oxidačnú reakciu, čím sa zlepšila prevádzková výkonnosť magnézio-uhlíkovej tehly.

Pre horčíkovo-uhlíkové tehly používané na stavbu stien môže pridanie horčíkového štítu znížiť rýchlosť erózie a predĺžiť životnosť. Pre magnéziovo-uhlíkové tehly s troskovým vedením môže pridanie horčíkového štítu nahradiť kovový antioxidant bez ovplyvnenia prevádzkového výkonu, hoci rýchlosť erózie nemožno výrazne znížiť.

Zavedenie andalusitu do materiálu železnej priekopy môže tiež zlepšiť odolnosť proti oxidácii.

Mechanizmus je nasledujúci: k mulitizačnej reakcii andalusitu dochádza počas prevádzky a vytvorená kvapalná fáza pôsobením kapilárnej sily preniká do matrice železnej drážky, čím utesňuje prieduchy.

Ale pretože prevádzkový cyklus materiálu železnej priekopy je dlhý, nepretržitá akumulácia kvapalnej fázy ovplyvní protieróznu výkonnosť materiálu železnej priekopy v neskoršom období, preto sa vo všeobecnosti neodporúča používať andaluzit v hlavnej priekope, najmä materiál železnej priekopy v blízkosti bodu pádu železa.

Pre továrne je prvoradé testovať nové materiály a nové výrobné metódy, najmä za súčasných okolností, keď suroviny prudko stúpajú a ľudia na celom svete obhajujú cieľ nula uhlíka a bojujú za ochranu životného prostredia.