低碳鎂碳質耐火材料的性能如何提高？

鎂碳質耐火材料是一種主要用于轉爐、電爐和鋼包的爐襯材料，其中碳在高溫下冶煉鋼水時起著非常關鍵的作用，這是由于碳具有熱導率高、熱膨脹系數低和對熔渣的潤濕性低等特點，從而提高了抗熔渣侵蝕性，改善了抗熱震性。

傳統的鎂碳質耐火材料由于碳含量較高，導致其在使用過程中熱量損耗大，易氧化，不利于潔凈鋼、特種鋼等高品質鋼材的生產，進而無法滿足其使用要求。因此，低碳化是鎂碳耐火材料主要的發展趨勢。然而，對低碳鎂碳質耐火材料而言，鑒于碳含量較低，使其抗渣性和抗熱震性變差，進而導致其毀壞形式主要是熔渣侵蝕和材料表面的開裂或剝落。

一、提高鎂碳質耐火材料的抗渣性

低碳鎂碳質耐火材料主要是由鎂砂、石墨、碳質結合劑、抗氧化劑等成分組成復合材料，其中，對利用納米技術強化低碳鎂碳磚抗渣性的研究主要集中在納米碳強化基質結構和納米催化劑改性碳質結合劑的兩方面。

在鎂碳質耐火材料低碳化過程中，納米碳常作為原料引入，改善制品的抗渣性和抗熱震性，其原因是納米碳具有比表面積大、反應活性高和顆粒尺寸小的特點，增強了顆粒間的直接結合強度。

在傳統鎂碳質耐火材料中，不同顆粒間的結合是借助煤焦油、瀝青、酚醛樹脂等碳質結合劑形成的一定互鎖的網狀結構。然而，低碳鎂碳質耐火材料由于碳含量低，難于實現連續分布的網狀結構，使顆粒間的直接結合強度降低，因此，碳質結合劑改性是影響低碳鎂碳質耐火材料性能的關鍵因素之一。

二、改善鎂碳質耐火材料抗熱震性能

低碳鎂碳質耐火材料除要求具有良好的抗渣性外，還需要制品具有一定良好的抗熱震性，由于碳含量的降低使其抗熱震性能劇烈下降?？篃嵴鹦阅芗仁呛饬磕突鸩牧系囊粋€重要的指標，也是鎂碳磚在低碳使用過程中一個關鍵的研究方向。納米粉體顆粒由于具有尺寸小、表面能大和彌散度大的特點，有利于顆粒間相對滑移，可改善其抗熱震性能。

利用納米技術提高低碳鎂碳質耐火材料的抗熱震性能，實質就是增加材料的斷裂韌性，可通過調整材料的顯微結構，以進一步提高材料的裂紋擴展阻力。低碳鎂碳質耐火材料的增韌方式主要有兩種：（1）裂紋偏轉增韌，納米粉體以原料或添加劑形式引入，其引入的納米粉體彌散分布于顆粒內或顆粒間，會形成大量的次界面，并且起到釘扎位錯作用，使裂紋擴展路徑變得更加曲折，延長裂紋擴展的途徑，導致裂紋在擴展過程中消耗的能力增多，材料的斷裂韌性增加。（2）裂紋橋接增韌，向耐火材料的骨料中引入納米顆粒，可原位形成纖維、晶須和陶瓷相的橋接組元，當裂紋擴展過程中遇到較大的橋接組元時，其存在較大橋接組元相當于兩個相對的裂紋面之間架起了一座橋梁，增加了裂紋擴展的阻力。若裂紋繼續進一步擴展，橋接組元的破壞是以從基體中拔出的方式，此撥出過程中會消耗大量的能量，提高制品的斷裂韌性，從而其改善抗熱震性能。