目前滑板材料以Al₂O₃-C质、Al₂O₃-ZrO₂-C质为主，但在浇铸钙处理钢时，钢水中含有一定量的钙，易与滑板材料反应生成CaO-Al₂O₃系和CaO-Al₂O₃-SiO₂系等低熔点物，造成异常熔损，影响使用寿命及安全性。为满足浇铸钙处理钢和高氧钢的要求，人们先后开发了高温烧成的镁质、镁尖晶石质、MgO-C质、MgO-Al-C质滑板。但由于MgO的热膨胀系数较大，高温下在材料内部引起热应力集中，导致抗热震性差，在浇钢时易出现热剥落。为降低镁基滑板的热膨胀系数，改善其抗热震性，河南工业大学的研究人员引入单质硅、熔融石英、碳化硅三种低膨胀系数的硅基原料，研究其对MgO-Al-C质材料抗热震性、高温抗折强度及抗氧化性的影响。

试验用原料有：烧结镁砂（w(MgO)＞97.7%，w(SiO₂)＜0.4%）；电熔镁砂（w(MgO)＞98.0%，w(SiO₂)＜0.6%）；金属Al粉（w(Al)>99.0%；N220炭黑，w(固定碳)≥99.5%）；单质硅（w(Si)≥98%）；熔融石英（w(SiO₂)≥99.5%）；碳化硅（w(SiC)≥97%）。结合剂为热固性酚醛树脂（w（残碳量）≥45.0%，黏度为8 Pa·S，w（游离酚）＜8.0%，w（水）＜3.0%）。试验配方见表1，其中试样S0为基础配比，试样S1~S3为引入不同量单质硅，试样S4~S6为引入不同量熔融石英，试样S7~S9为引入不同量SiC。

表1   试验的配方（w）/%

按表1称量各种原料，先将细粉预混合，把颗粒料加入搅拌机中搅拌 1 min，加入预混合粉，搅拌2 min，在搅拌过程中加入3%(w)的酚醛树脂，继续搅拌2 min，混练均匀后出料，困料6 h。用油压机以150 MPa的压力成型为25 mm×25 mm×150 mm的长条试样，经80 ℃保温6 h、110 ℃保温6 h、180 ℃保温12 h烘干后备用。按照相关标准检测80 ℃烘干试样的常温抗折强度和高温抗折强度（1 400 ℃ 0.5 h）。参考GB/T30873-2014，选取180 ℃烘干后两组试样经埋炭在1 200 ℃保温3 h热处理，一组试样用于直接检测常温抗折强度，另一组试样经1 100 ℃风冷热震3次后检测常温抗折强度，并计算抗折强度保持率，以此表征抗热震性。取热震后残样，通过测量试样的横截面四周氧化层的厚度，每边测2次，并求取8个测量值的平均值，以此表征试样的抗氧化性。用XRD、SEM+EDS分析1 400 ℃保温0.5 h埋炭热处理后试样的物相组成和显微结构。

结果表明：（1）单质Si具有较低的热膨胀系数和较高的热导率，可舒缓材料内部热应力；高温下Si转化生成SiC、SiO₂及镁橄榄石可提高材料的高温强度、抗热震性及抗氧化性，其最佳加入量为6%（w）。（2）熔融石英具有很低的热膨胀系数，可明显提高材料的抗热震性；高温下熔融石英软化、晶型转变，影响材料的高温强度及抗氧化性，其加入量不宜过多，2%（w）最佳。（3）SiC 具有较低的热膨胀系数和较高的导热系数，可提高材料的抗热震性；高温下SiC转化生成SiO₂及镁橄榄石可提高材料的高温强度及抗氧化性。当SiC加入量超过10%（w）时，由于热失配材料内存在较多微裂纹，影响抗热震性及抗氧化性。（摘编自《耐火材料》2022，作者韩晓源）