Αυτός είναι ο τρόπος με τον οποίο οι μηχανικοί έχουν βρει έναν τρόπο για καλύτερα πυρίμαχα υλικά.

Οι πρώτες ύλες για πυρίμαχα υλικά που εφαρμόζονται στον κλίβανο ή τον κλίβανο ποικίλλουν. Επιστήμονες και μηχανικοί διερευνούν τρόπους για να βελτιώσουν την απόδοσή του, να μειώσουν το κόστος και να παρατείνουν τη διάρκεια ζωής τους.

Μελέτες έχουν δείξει ότι η ύπαρξη ενός μικρού ποσοστού υγρής φάσης μπορεί να μειώσει αποτελεσματικά τη συγκέντρωση τάσεων και να αποφύγει την τοπική υπερβολική διάβρωση που προκαλείται από τη συγκέντρωση μηχανικής τάσης και το ράγισμα και το θρυμματισμό που προκαλείται από τη συγκέντρωση θερμικής τάσης. Λαμβάνοντας ως παράδειγμα το σύστημα κορούνδιου-σπινελίου, σε σύγκριση με το σύστημα σπινελίου προσυντεθειμένου με κορούνδιο, το σύστημα σπινελίου κορούνδιου-in-situ έχει καλύτερη απόδοση εξυπηρέτησης. Από τη μία πλευρά, η in situ σπινέλα έχει υψηλότερο βαθμό διασποράς στη μήτρα, γεγονός που οδηγεί σε καλύτερη αντίσταση στη διαπερατότητα της σκωρίας, αλλά το πιο σημαντικό, ένα ορισμένο ποσοστό υγρής φάσης δημιουργείται σε υψηλή θερμοκρασία λόγω της προσθήκης ενός μικρού ποσότητα τέφρας πυριτίου. Η περιεκτικότητα σε υγρό του συστήματος σπινελίου κορούνδιου in situ σε υψηλή θερμοκρασία σχετίζεται στενά με την ποσότητα τέφρας πυριτίου. Πειραματικές μελέτες έχουν δείξει ότι η βέλτιστη ποσότητα τέφρας πυριτίου θα πρέπει να είναι 0.7-0.8wt% του συνολικού υλικού της φόρμουλας. Ωστόσο, ο σχηματισμός υγρής φάσης σε πυρίμαχα υλικά επηρεάζεται από πολλούς παράγοντες όπως η σύνθεση, η περιεκτικότητα και η κατανομή ακαθαρσιών καθώς και η αλλαγή θερμοκρασίας, επομένως είναι δύσκολο να πραγματοποιηθεί ο ελεγχόμενος σχηματισμός υγρής φάσης κατά την εφαρμογή.

Ένα ελεγχόμενο ποσοστό υγρής φάσης παράγεται με επί τόπου αντίδραση με την εισαγωγή μιας συγκεκριμένης πρώτης ύλης στο πυρίμαχο. Τα επιτυχημένα παραδείγματα περιλαμβάνουν την εισαγωγή ασπίδας μαγνησίου σε τούβλο μαγνησίας-άνθρακα και ανδαλουσίτη σε υλικό σιδερένιας αυλάκωσης.

Η ασπίδα μαγνησίου είναι ένα είδος συνθετικού πορώδους πολυφασικού υλικού. Το κύριο χαρακτηριστικό μικροδομής της ασπίδας μαγνησίου είναι ότι η φάση αργιλικού ασβεστίου διασπείρεται μεταξύ των κόκκων σπινελίου.

Κατά τη διάρκεια της λειτουργίας, η φάση αργιλικού ασβεστίου στη θωράκιση μαγνησίου αντιδρά με ακαθαρσίες όπως το SiO2 σε τούβλο μαγνησίας-άνθρακα για να σχηματίσει υγρή φάση, η οποία προκαλεί πλαστική παραμόρφωση των σωματιδίων θωράκισης μαγνησίου και μειώνει τη συγκέντρωση τάσεων.

Επιπλέον, η υγρή φάση διεισδύει στη μήτρα υπό τη δράση της τριχοειδούς δύναμης για να κλείσει τους πόρους και να καθυστερήσει την αντίδραση οξείδωσης, βελτιώνοντας έτσι την απόδοση λειτουργίας του τούβλου μαγνησίας-άνθρακα.

Για τούβλα μαγνησίου-άνθρακα που χρησιμοποιούνται για την κατασκευή των τοίχων, η προσθήκη ασπίδας μαγνησίου μπορεί να μειώσει τον ρυθμό διάβρωσης και να παρατείνει τη διάρκεια ζωής. Για τούβλα μαγνησίας-άνθρακα από σκωρία, η προσθήκη ασπίδας μαγνησίου μπορεί να αντικαταστήσει το μεταλλικό αντιοξειδωτικό χωρίς να επηρεάσει την απόδοση της υπηρεσίας, αν και ο ρυθμός διάβρωσης δεν μπορεί να μειωθεί σημαντικά.

Η εισαγωγή ανδαλουσίτου σε υλικό τάφρου σιδήρου μπορεί επίσης να βελτιώσει την αντίσταση στην οξείδωση.

Ο μηχανισμός είναι: η αντίδραση πολλαπλασιασμού του ανδαλουσίτη λαμβάνει χώρα κατά τη διάρκεια του σέρβις και η υγρή φάση που δημιουργείται διεισδύει στη μήτρα της σιδερένιας αυλάκωσης υπό τη δράση της τριχοειδούς δύναμης, σφραγίζοντας έτσι τα στόμια.

Επειδή όμως ο κύκλος λειτουργίας του υλικού σιδήρου τάφρου είναι μακρύς, η συνεχής συσσώρευση υγρής φάσης θα επηρεάσει την αντιδιαβρωτική απόδοση του υλικού σιδήρου τάφρου σε μεταγενέστερη περίοδο, επομένως γενικά δεν συνιστάται η χρήση ανδαλουσίτη στην κύρια τάφρο, ειδικά το υλικό τάφρου σιδήρου κοντά στο σημείο πτώσης σιδήρου.

Για τα εργοστάσια, είναι υψίστης σημασίας να δοκιμάζονται νέα υλικά και νέες μέθοδοι κατασκευής, ειδικά υπό τις τρέχουσες συνθήκες όταν οι πρώτες ύλες εκτινάσσονται στα ύψη και οι άνθρωποι σε όλο τον κόσμο υποστηρίζουν τον στόχο μηδενικού άνθρακα και υπερασπίζονται την προστασία του περιβάλλοντος.