应用分享 | 扫描电镜在耐火材料中的应用

耐火材料的应用

耐火材料广泛应用于冶金、化工、石油、机械制造、硅酸盐、动力等工业领域，是保证上述产业生产运行和技术发展必不可少的基本材料，在高温工业生产发展中起着不可替代的重要作用。在钢铁工业中，耐火材料主要应用在炼钢炉、炼铁炉的内衬，承装和运输金属及炉渣的钢包的内衬，下道工序加热钢坯的炉子内衬，以及传导热气的烟道和高炉炉身的内衬。

图1  耐火砖

耐火材料的抗热震稳定性

耐火材料在使用过程中，经常会受到环境温度的急剧变化作用，导致炉衬耐火材料产生裂纹、剥落甚至损坏。为了评价耐火材料抵抗温度急剧变化的实际状况，在耐火材料检验中引入了抗热震性的检验项目。抗热震性是指耐火材料抵抗温度急剧变化而不损坏的能力，是耐火材料力学性能和热学性能在温度变化条件下的综合表现。

耐火材料在经过抗热震试验后，首先需要查看试样面是否碎裂、有无裂纹？如有裂纹，可以通过测量裂纹的长度、宽度、数量等来评价耐火材料的抗热震性。

图2  MgO-SiC-C质复合耐火材料SEM图及面扫描结果

本文应用赛默飞Apreo 2S扫描电子显微镜及牛津能谱对抗热震试验后的MgO-SiC-C质复合耐火材料进行了显微形貌和成分分析。首先对试样的形貌进行分析，如图1：MgO以块体形式存在，块体大小不一，在表面不均匀分布，SiC和单质C在分布MgO块体周围。进一步对抗热震试验后试样表面的裂纹走向进行观察，如图3所示，可观察到不同的裂纹扩展行为：（a）裂纹贯穿；（b）裂纹分裂；（c）裂纹偏转；（d）裂纹吸收。

图3  抗热震试验后MgO-SiC-C质复合耐火材料试样表面裂纹扩展行为

综合以上检测结果，可进一步探讨MgO-SiC-C质复合耐火材料各相之间的相互作用行为。由此可见，扫描电子显微镜是对耐火材料的矿物组成及微观结构进行分析有效的手段，高质量的扫描电子显微镜是目前耐火材料企业生产及研发中检测、评估及指导生产工艺的必不可少的设备。

注：本文中所用样品为辽宁科技大学提供。

参考文献：

卫迎峰.镁橄榄石和炭黑为原料合成MgO-Si-C系复合粉体.

吕治江.高硅菱镁矿—碳系原料制备MgO-Si-C系复合耐火材料.