耐火浇注料由于其节能、适应能力强、优异的整体性和高效性而广泛应用于窑炉内衬，例如酸钙水泥(CAC)或铝镁系无水泥结合铝镁质浇注料是钢包熔池区域工作衬的主要耐火材料。然而，在服役过程中材料面临的热机械应力和热化学应力是导致结构剥落和损伤的主要原因。传统研究工作主要侧重于调整基质组成，研究氧化铝、尖晶石、氧化锆等组分对浇注料高温服役性能的影响，而且对于高温条件下的应力损伤机制评价手段有限。事实上，铝酸钙水泥结合耐火浇注料的力学性能、物相组成与显微结构的演变均与CAC的早期水化行为密切相关。近年来，人们对CAC水化产物对浇注料性能的影响进行了广泛的讨论。目前认为的CAC水化产物有三种，即CaO·Al₂O₃·10H₂O (CAH₁₀)、2CaO·Al₂O₃·8H₂O (C₂AH₈)和3CaO·Al₂O₃·6H₂O (C₃AH₆)。

我们前期的研究证实，片状水化产物C₂AH₈经过高温处理后可以构建高度均相的CA₆，使得孔隙结构更加复杂均匀，从而获得优异的综合性能。然而，在常规的养护和干燥阶段，亚稳相(C-A-H, C/A≤2)不可避免地发生转变，并伴随着孔隙的增加和强度的衰减。因此本研究工作提出通过在基质中原位养护形成微米/亚微米稳定片状结构C₃A·CaCO₃·11H₂O (C₄AcH₁₁)和镁铝水滑石（M-A-H），优化养护后孔隙结构，从而构筑更细且复杂的微孔结构，同时原位形成微米尖晶石镶嵌CA₆结构，实现强度和韧性的可控设计。另外，采用高温楔形劈裂辅以micro-CT扫描的方式揭示不同微结构与高温断裂行为的相关性，为进一步优化材料的服役行为提供基础。

作者简介：

廖宁，武汉科技大学，副教授。现任高温材料与炉衬技术国家地方联合工程研究中心副主任。入选湖北省"楚天学子"项目，先后主持国家自然科学基金青年科学基金项目和中国博士后科学基金面上项目，参与省联合基金和国家自然科学基金面上项目近十项，主持和参与宝武集团等合作项目十余项。开展低碳冶金用耐火材料智能制造技术研究及失效机制评价；提出水化相遗态结构调控不定形耐火材料微结构和服役性能的新思路；近五年以第一作者/通讯作者在《Journal of Advanced Ceramics》《Journal of the American Ceramic Society》《Journal of the European Ceramic Society》《Construction and Building Materials》《Materials Science and Engineering: A》等期刊上发表SCI论文30余篇，申请发明专利6项，获省部级/行业科学技术一等奖2项。