Näin insinöörit ovat löytäneet tavan parantaa tulenkestäviä materiaaleja.

Uunissa tai uunissa käytettävien tulenkestävän materiaalin raaka-aineet vaihtelevat. Tutkijat ja insinöörit tutkivat tapoja parantaa sen tehokkuutta, alentaa kustannuksia ja pidentää niiden käyttöikää.

Tutkimukset ovat osoittaneet, että pieni prosenttiosuus nestefaasista voi tehokkaasti vähentää jännityspitoisuutta ja välttää mekaanisen jännityspitoisuuden aiheuttaman paikallisen liiallisen eroosion sekä lämpöjännityspitoisuuden aiheuttaman halkeilun ja halkeilun. Esimerkkinä korundi-spinellijärjestelmästä korundista esisyntetisoituun spinellijärjestelmään verrattuna korundi-in situ -spinellijärjestelmällä on parempi palvelusuorituskyky. Toisaalta in situ -spinellillä on korkeampi dispergoitumisaste matriisissa, mikä johtaa parempaan kuonan läpäisevestävyyteen, mutta mikä tärkeämpää, tietty prosenttiosuus nestefaasista muodostuu korkeassa lämpötilassa, koska siihen on lisätty pientä piidioksidituhkan määrä. Korundi in situ -spinellijärjestelmän nestepitoisuus korkeassa lämpötilassa liittyy läheisesti piidioksidituhkan määrään. Kokeelliset tutkimukset ovat osoittaneet, että optimaalisen piidioksidituhkan määrän tulisi olla 0.7-0,8 painoprosenttia kaavan kokonaismateriaalista. Nestefaasin muodostumiseen tulenkestävissä materiaaleissa vaikuttavat kuitenkin monet tekijät, kuten epäpuhtauksien koostumus, pitoisuus ja jakautuminen sekä lämpötilan muutos, joten nestefaasin hallittavaa muodostumista on vaikea toteuttaa sovelluksessa.

Valvottu prosenttiosuus nestefaasista tuotetaan in situ -reaktiolla lisäämällä tiettyä raaka-ainetta tulenkestävään materiaaliin. Menestyksekkäitä esimerkkejä ovat magnesiumsuojan lisääminen magnesiumoksidi-hiilitiileen ja andalusiitin lisääminen rautauramateriaaliin.

Magnesiumkilpi on eräänlainen synteettinen huokoinen monifaasimateriaali. Magnesiumisuojan tärkein mikrorakenne on se, että kalsiumaluminaattifaasi on dispergoitunut spinellin rakeiden joukkoon.

Kalsiumaluminaattifaasi magnesiumsuojassa reagoi huollon aikana epäpuhtauksien, kuten SiO2:n kanssa magnesiumoksidi-hiilitiilessä, muodostaen nestefaasia, mikä aiheuttaa magnesiumsuojapartikkelien plastista muodonmuutosta ja vähentää jännityspitoisuutta.

Lisäksi nestefaasi tunkeutuu matriisiin kapillaarivoiman vaikutuksesta sulkeakseen huokoset ja hidastaen hapetusreaktiota, mikä parantaa magnesiumoksidi-hiilitiilen käyttökykyä.

Seinien rakentamiseen käytetyn magnesium-hiilitiilen osalta magnesiumsuojan lisääminen voi vähentää eroosiota ja pidentää käyttöikää. Kuonalinjaisissa magnesiumoksidi-hiilitiilissä magnesiumsuojan lisääminen voi korvata metallisen antioksidantin vaikuttamatta palvelun suorituskykyyn, vaikka eroosionopeutta ei voida merkittävästi vähentää.

Andalusiitin lisääminen rauta-ojamateriaaliin voi myös parantaa hapettumiskestävyyttä.

Mekanismi on: andalusiitin mullitisaatioreaktio tapahtuu palvelun aikana ja muodostunut nestefaasi tunkeutuu rautauran matriisiin kapillaarivoiman vaikutuksesta ja sulkee näin stomaatin.

Mutta koska rauta-ojamateriaalin käyttöjakso on pitkä, jatkuva nestefaasin kerääntyminen vaikuttaa rauta-ojamateriaalin eroosionestokykyyn myöhemmällä jaksolla, joten andalusiittia ei yleensä suositella käytettäväksi pääojassa, etenkään rauta-ojamateriaali lähellä raudan pudotuskohtaa.

Tehtaille on ensiarvoisen tärkeää testata uusia materiaaleja ja uusia valmistusmenetelmiä, varsinkin nykyisissä olosuhteissa, kun raaka-aineet ovat huimassa nousussa ja ihmiset ympäri maailmaa kannattavat hiilidioksidipäästöjä ja ympäristönsuojelua.