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為了制備長(zhǎng)壽命耐火材料，需要使用優(yōu)質(zhì)原料。所謂的“優(yōu)質(zhì)”原料，近年來(lái)被理解為“化學(xué)成分和相組成更純的”原料。這與我們目前使用的一些耐火材料的性能有關(guān)，即材料與腐蝕性介質(zhì)(熔融物、氣相介質(zhì)、粉塵、蒸氣等)中的一些成分反應(yīng)后生成具有高的熔融溫度和體積穩(wěn)定性的化合物。這種化合物生成反應(yīng)時(shí)依靠耐火材料晶體內(nèi)的晶格在自己的空間內(nèi)吸收一定數(shù)量陽(yáng)離子，又不會(huì)明顯改變晶格參數(shù)。而在這種配價(jià)中耐火材料的壽命極限，就是晶格飽含所吸收的陽(yáng)離子，直到晶格參數(shù)開(kāi)始發(fā)生變化(材料的結(jié)構(gòu)開(kāi)始松動(dòng)、熔化和弱化)的極限。
近30年來(lái)，耐火材料壽命按照簡(jiǎn)單的方法取得了較大提高：依靠提高所用原料的純度提高了耐火材料的吸收能力，從而通過(guò)這一途徑延長(zhǎng)了其使用壽命。此外，依靠提高材料結(jié)構(gòu)的完善性(使用熔融材料或高溫煅燒材料)延長(zhǎng)其損毀前的更多使用時(shí)間。這樣延緩了侵蝕性成分在耐火材料中的溶解過(guò)程，能減少侵蝕性成分對(duì)耐火材料基體潤(rùn)濕的材料(如大鱗片石墨、氧化鉻等)是侵蝕性介質(zhì)中陽(yáng)離子向耐火材料結(jié)構(gòu)內(nèi)滲透過(guò)程中的一種保護(hù)屏障。這種方法能夠使耐火材料的壽命提高幾倍。但是，采用這種辦法不能無(wú)限制地提高耐火材料的壽命，因?yàn)椴豢赡茉谀突鸩牧蠘?gòu)成中使用100%的主要成分。而且使用100%純的材料，工藝復(fù)雜且價(jià)格高昂。
環(huán)顧相近的材料科學(xué)就會(huì)看到，相近材料科學(xué)中也存在類似的任務(wù)，即要想提高材料的使用溫度，需要解決創(chuàng)造高熵材料的問(wèn)題。高熵材料的特點(diǎn)是陽(yáng)離子的內(nèi)部原子無(wú)序分布，這導(dǎo)致形成復(fù)雜的晶體結(jié)構(gòu)以及顯著的晶格畸變。這種情況下，高熵可保證這一類材料在高溫下的熱力學(xué)穩(wěn)定性。例如，(Sm0.2Eu0.2Tb0.2Dy0.2Lu0.2)2Zr2O7就是一種大家所認(rèn)知的且積極利用的耐火材料體系，是尖晶石材料。我們習(xí)慣于鉻鐵礦的分子式(Fe,Mg)(Fe,Cr,Al)2O4，但是其實(shí)際上的晶體化學(xué)分子式是另外一種形式，如：
(Fe2+5.82Mg1.41Mn0.40Zn0.37)8(Cr12.96Fe3+2.71Al0.14Ti0.09)16O32這實(shí)際上是高熵材料。
目前有什么方法可使鉻鐵礦(以原始形式——精礦或礦石形式，或以加工后的形式——熔融或合成鉻鐵礦/尖晶石的形式)成為動(dòng)力學(xué)上最穩(wěn)定的而且抗侵蝕性效果最好的耐火材料。目前，陶瓷高熵材料可以利用相當(dāng)多的方法進(jìn)行合成，但是所有這些方法的起源歸為三類：
——以溶液的方式進(jìn)行混合(水溶液、有機(jī)物溶液);
——以干物質(zhì)的方式混合(共磨、研磨);
——以熔融物的方式進(jìn)行混合(熔融物的合金化);
在選擇最佳方法時(shí)，顯然，將考慮其經(jīng)濟(jì)合理性，但是，從成本角度來(lái)看最廉價(jià)的方法目前還是在封閉的水循環(huán)體系中進(jìn)行的濕法化學(xué)工藝。
有可能，我們?cè)谀承┓矫媸清e(cuò)誤的，在傳統(tǒng)的發(fā)展道路上還有一些誘人的方法等著我們開(kāi)發(fā)，這些開(kāi)發(fā)可能在未來(lái)的30年內(nèi)將耐火材料內(nèi)襯的壽命提高十倍以上。但是我們也看到，所有的耐火材料工作人員必須要掌握新的水化學(xué)工藝，至少要將其用于制備尖端材料。
(編譯自俄羅斯期刊 )
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