?鎂碳磚在使用中的損毀過程是;氧化脫碳—結(jié)構(gòu)疏松—侵蝕—沖刷。借助于抗氧化劑可使碳的氧化速度減緩。實踐證明，添加金屬或合金粉效果較好，當加入量為3%?5%時，高溫抗折強度提高約3倍。這是由于磚內(nèi)生成了相應金屬的氧化物、碳化物及新礦相，堵塞了氣孔，使制品滲透性降低，從而抑制或減緩了碳的氧化，改善了制品的高溫性能。
a添加物的性狀
采用熱天平測定幾種添加物在加熱過程(室溫?1200℃)中的增重率(%)，其增重順序為Ca-Si>Ai>F^Si>Si>Si3N4>SiC。圖W1、圖以2說明在氧化氣氛中，添加物與氧的親合力越大，加熱過程增重越明顯，抑制失重的效果也越顯著，對提高抗氧化性越有利。
添加物的氧化速率
不同溫度下添加物的增重曲線
b添加物的作用
添加金屬粉，一般都與氧有較強的親合力，也就是生成氧化物的標準生成自由能比較低，如：
標準生成自由能
鎂碳磚中添加物（抗氧化劑）的性能與所起的作用
Fe、Si、Al、Ca在較低溫度就先于碳同氧生成氧化物，這在客觀上保護了碳不被氧化;與此同時，體積發(fā)生膨脹、堵塞氣孔，加AI-Si金屬粉使制品透氣性降低約一半(加0.029μm金屬粉)，抗氧化性增強，于1650℃的脫碳層<1mm，在800?1400℃的耐壓強度與抗折強度直線性增長，添加物不僅增強了制品的抗氧化性，高溫強度也大幅度提高。有、無添加物鎂碳磚>性能對比見表2-81。
表2-81鎂碳磚性能
鎂碳磚的性能
添加碳化物、硼化物、氮化物或金屬Mg、Al、合金元素等抗氧化劑的MgO-C磚，在生產(chǎn)中得到應用，采用JSM—35CF型掃描電子顯微鏡，和EDA-9100型能譜儀TUR—M62型X-射線衍射儀。對含不同添加劑的鎂碳磚進行了綜合微觀結(jié)構(gòu)分析。
(1) 添加金屬Mg。對1700℃的抗渣樣進行檢測，在渣與磚的界面處發(fā)現(xiàn)有次生方鎂石， 如圖2-83、圖2-84所示。形成致密保護層，起抗氧化作用。髙溫下，次生方鎂石與微量鎂蒸氣的凝結(jié)層使氣孔堵塞，減緩或抑制氧的滲透。次生方鎂心的形成使磚內(nèi)部尸&分壓升高， 阻止碳與熔渣的接觸，在抑制碳氧化的同時，也抑制鎂砂被碳還原;并將相鄰的磚緊密粘結(jié)， 使磚的耐渣蝕性進一步提高。
鎂碳磚（加Mg）X-射線衍射圖
(2)添加金屬Al。金屬Al粉具有良好的導熱性，該粉熔點低(659℃ )，在磚內(nèi)反應生成 A14C3、AiN、Al2O3，以液態(tài)和氣態(tài)參與反應，反應式如下：
Al2O3在髙溫下同MgO反應形成MgO ? Al2O3尖晶石;而在整個反應過程中，都有碳參與，從面減小碳的氧化速度，無論是中間產(chǎn)物還是最終產(chǎn)物對增強磚的髙溫性能都有利。
⑶添加Mg-Al雙金屬。制品從600℃開始生成Al2Mg3，待Mg先行蒸發(fā)后，Al與C接觸反應生成Al4C3(六方板狀晶，溶點2800℃，密度2. 99g/cm3)，在石墨與耐火氧化物間起搭橋作用(圖2-85)。隨著溫度上升，Al2Mgs與CO反應生成Al2O3過渡相與周圍的MgO反應?生成穩(wěn)定的MgAWX，館點2100℃：，線膨脹系數(shù)(25?800℃) 為5. 9 X10-6K-z'加入Mg-Al合金形成的新礦相，在磚縫處形成牢固熔結(jié)的學充層，制品具有優(yōu)異的髙溫強度與抗侵蝕性。.
(4)添加Si。 si的標準生成自由能低，同氧的親合能力強，易與氧結(jié)合生成相應的氧化物，抑制碳的氧化，溫度大于1300℃反應生成SiO2和C。從Si和C的反應自由能及反應動力學條件來看，在1150℃時Si(R> + Cw—^SiC，生成速度較快，如圖2-87所示。 并促進了以下反應：
1)SiC和磚中的C0(g)反應，在生成SI(g) 的同時析出C(a) ，使基質(zhì)致密化,透氣性降低。
2) 部分Si⑷在磚表面和氣孔中形成SiO2，充填磚內(nèi)空隙，堵塞氣孔。
3) 表層生成MgO和SiO2薄膜，封閉開口氣孔，抑制氣的滲透。。
(5) 添加B4C。B4C(熔點2470℃，密度2. 54g/cm3)與酸喊不起反應，添加B4C的制品脫碳層<1mm，按熱力學觀點，在含碳堿性氧化物中加入B4C的效果如下：
* B4C3+CO(g)—-2B205+7CU
MgO-B4C混合物處于CO氣氛中，就會重新生成C和3MgO ? B2O3 (熔點1407℃±7℃)熔液，從表層逸出形成薄膜，1600℃的制品仍見有B2O3存在，如圖2-86所示。
按MgO-B2O3系統(tǒng)狀態(tài)圖，加B4C鎂碳磚有幾種礦物存在：1155℃(Mg0、B203)、1329℃ ( 2MgO、B203)、 1400℃ (3MgO、B2O3)。這些礦物在此溫度下可充分生成液相，在制品表面形成防止氧化的保護層，這種髙溫礦相與低融點相的交織物可阻止和抑制氧的滲透，對延緩氧化脫碳有積極作用。同時B4C使CO(g)還原成C(g) ，自身也析出了 C(g)，對氧化起抑制作用。
鎂碳磚（加B4C）X-射線衍射圖
鎂碳磚（家Si）的SEM
鎂碳磚（加BN）X-射線衍射圖
(6) 添加BN。BN的熔點為2730℃，為白色疏松粉末，六方BN的B和N互相交錯排列成六角形鱗片狀體，類似石墨的結(jié)晶構(gòu)造，層間由弱鍵結(jié)合，BN在3000℃能保持穩(wěn)定狀態(tài)而不轉(zhuǎn)化，超過3000℃升華。加入BN的鎂碳磚，其特點是脫碳層極薄，高溫抗折強度明顯改善。磚表層具有厚約I. 5mm，由MA尖晶石和M2S、C3MS2、SiOz等交織物組成的堅硬皮殼，形成抗氧化保護層。鎂碳磚(加BN)X-射線衍射圖如圖2-88所示。
生產(chǎn)應用實踐表明，在MgO-C中加入適宜的添加物，可提高制品在使用中的抗氧化能力和高溫強度。添加物以細分散為好，小于0.1mm的細粉對促進新礦相的生成、降低透氣性、提高制品的密度均有利。但添加物的董對制品綜合性能的影響也是重要的。雖然制品中添加了某些添加物可以大幅度增強其高溫強度等性能，但也需注意膨張產(chǎn)生應力的影響和某些金屬細粉的安全、防潮及環(huán)保問題。