基于珠光砂孔隙多、体积密度低、热导率低的特点，为提高中间包永久性内衬浇注料的保温性能，本文研究了珠光砂添加量对矾土浇注料性能的影响。结果表明，随着珠光砂添加量的增加，烧制浇注料的体积密度减小，显气孔率增加，这与珠光砂本身特性有关，且随着珠光砂添加量的增加，浇注料的加水量增加，烧制时浇注料内部由于水分蒸发形成的原位气孔增加。同时，由于吸水后珠光砂强度降低且珠光砂与浇注料中基质的结合作用较弱，随着珠光砂添加量的增加，浇注料的抗折强度、常温抗压强度降低。综合分析，珠光砂最佳添加量为3%(质量分数)。在400~800 ℃时，添加3%珠光砂浇注料的导热系数比常规矾土浇注料低30%左右，证明添加珠光砂可显著提高矾土浇注料的保温性能。

采用楔入劈裂法和抗热应力损伤因子评价了不同钢纤维加入量时［0~2.5% (质量分数)］莫来石质浇注料的抗热震性能，并进一步通过1 100 ℃急热-空气急冷试验法以及3种不同抗热震表征方法(抗折强度保持率、弹性模量保持率和超声波波速保持率)综合分析了浇注料抗热震性的变化趋势。结果表明：当钢纤维加入量在1.0%~2.0%，断裂韧性和抗裂纹扩展能力(R′′′′)随其加入量增加而增加，进而提高了浇注料的抗热震性能。当超过2.0%后，裂纹的快速生成和扩展会导致R′′′′和抗热震性的降低。

水合硅酸镁是炼钢连铸过程中间包用镁质浇注料的重要结合相，其含量多少决定着浇注料的强度大小。本工作以Na2SiO3·9H2O和MgCl2·6H2O为原料，采用水热法合成水合硅酸镁(MgO-SiO2-H2O，M-S-H)，研究了焙烧温度和焙烧次数对水合硅酸镁的“结构记忆”特性；随后将预合成M-S-H复合硅微粉制备镁质浇注料，研究其对镁质浇注料性能的影响。结果表明：当焙烧温度低于400 ℃时，水合硅酸镁具有“结构记忆”特性，焙烧次数增加有利于M-S-H凝胶中层间羟基的插入，促进其层状结构晶粒的长大和结构稳定性的提高；在镁质浇注料制备过程中引入一定量的预合成水合硅酸镁和少量的硅微粉，使浇注料具有很好的施工性能和足够的早期结合强度；同时减少了高温热处理后浇注料缺陷形成，提高了材料力学性能，为开发低硅微粉镁质浇注料提供支撑。

鳞片石墨的水润湿性掣肘了其在耐火浇注料中的应用，用碳化物对石墨改性是解决该问题的较佳方法。针对碳化物改性石墨制备过程中成本高、规模化困难，合成机制不清楚等问题入手，本工作采用改进的熔盐屏蔽技术，在空气中制备了核壳型SiC@石墨粉体，研究了坯体封装工艺对熔盐隔离法合成核壳结构SiC@石墨粉的物相组成及显微形貌的影响。结果表明：以Si粉和鳞片石墨粉为原料，用熔盐封装和无盐封装隔离法合成的核壳结构SiC@C粉体具有较好的水润湿性、分散性和抗氧化性。SiC@C粉体是基于熔盐法的“模板机制”生成，主要由Si经熔盐液相层扩散至SiC层表面，即Si外扩散过程控制。

水氯镁石是一种非常具有应用前景的镁盐资源, 其储量丰富, 成本低廉。以青海盐湖水氯镁石和水玻璃合成不同MgO/SiO2摩尔比(0.5∶1, 1∶1, 1.5∶1)的水合硅酸镁(M-S-H)凝胶, 采用XRD、SEM、红外和核磁共振等测试手段研究M-S-H的合成机理和结构特征, 进而将合成的M-S-H与硅微粉复合制备镁质浇注料, 探究M-S-H结构对浇注料结合特性的影响规律。结果表明: 不同MgO/SiO2摩尔比的M-S-H呈层状堆叠结构, MgO/SiO2摩尔比为1∶1时M-S-H的层间自由水少, 结晶度最高; M-S-H替代部分硅微粉制备镁质浇注料能显著提高1 550 ℃热处理后浇注料的力学性能, 其中MgO/SiO2摩尔比为1∶1的M-S-H复合硅微粉制备的镁质浇注料综合性能最佳, 与添加6%(质量分数)硅微粉制备的镁质浇注料相比, 其常温抗折强度和高温抗折强度分别提高75%和8%。

为制备保温性能及机械性能均较优异的高温窑炉用隔热耐火材料, 以多孔球形莫来石、矾土细粉、α-Al2O3微粉、硅微粉和Secar71水泥为主要原料, 制备了多孔球形莫来石基浇注料, 研究了矾土细粉掺量对多孔球形莫来石基浇注料机械性能、导热系数、抗侵蚀性能及热震稳定性的影响。结果表明, 改变矾土细粉的掺量, 可使多孔球形莫来石基浇注料在保持较高机械性能的基础上提高保温性、热震稳定性和抗侵蚀性能。随着矾土细粉掺量的增加, 多孔球形莫来石基浇注料的机械性能变化不大, 但导热系数小幅降低, 抗侵蚀性能出现较大差异, 热震稳定性先提高后降低。当矾土细粉掺量为28%(质量分数)时, 多孔球形莫来石基浇注料的机械性能、热震稳定性及抗侵蚀性能良好, 在1 000 ℃时导热系数为0.905 W·m-1·K-1。多孔球形莫来石基浇注料的导热系数低于中间包和钢包永久层用高铝浇注料, 可替代中间包、钢包永久层用高铝浇注料以减少热损失。

高温下刚玉质浇注料中铝酸钙水泥结合剂与基体发生反应生成片状六铝酸钙相, 可以有效改善材料的抗热震性, 但引入过多水泥会产生较大的体积膨胀, 从而影响材料性能。为此, 采用六铝酸钙骨料部分或全部取代板状刚玉骨料制备浇注料, 在确保体积稳定性的同时发挥了六铝酸钙的增韧效应, 研究了骨料气孔特性对浇注料养护后和高温处理后材料力学性能的影响, 并借助楔形劈裂实验, 研究其断裂行为。结果表明, 25℃养护下, 相比于板状刚玉, 六铝酸钙骨料中气孔产生的吸释水效应, 促进了在骨料周围生成更多水化产物, 加快了水泥水化反应, 使骨料与基质间的界面结合更好。经 1 600℃热处理后水化产物转变成为 CA6相, 使材料中骨料与基质界面强度提高, 且材料断裂过程中裂纹在骨料内扩展的比例增加, 结合样品的断裂能和特征长度等参数, 浇注料中加入 30%CA6骨料时具备昀好的抗裂纹扩展能力。

浇注料具有能耗低、工艺简单、便于机械化施工等优点，是耐火材料行业绿色发展的重要组成部分之一。但含水浇注料在温度梯度导致的热应力和水蒸气导致的内部压力共同作用下，在干燥升温过程中易发生结构损伤乃至爆裂破坏，从而缩短构件寿命并造成经济、资源损失。本工作从浇注料防爆裂的角度出发，就爆裂发生的基本机理、典型结合体系的微观结构与抗爆裂性能、防爆手段、测试手段、数值模拟等方面分别进行论述，并提出了相关发展展望。

用硅溶胶对硅莫砖再生骨料进行浸渍处理, 研究了硅溶胶含量(质量分数)对骨料性能的影响。用扫描电子显微镜和能谱仪对浸渍后硅莫砖骨料的显微结构进行表征。通过水润湿角测试判断硅莫砖骨料的水润湿性。结果表明: 骨料经浸渍处理后, 吸水率从6.9%降低到2.6%。骨料的水润湿性有了较大的改善, 水润湿角从55°降低到7°。将浸渍后的硅莫砖替代棕刚玉, 作为再生骨料应用于Al2O3-SiC-C浇注料中, 当硅溶胶含量为15%浸渍的硅莫砖骨料替代棕刚玉时, 1 450 ℃热处理后浇注料的显气孔率最低(17.1%), 常温耐压强度最高(73.7 MPa), 比以棕刚玉为骨料的浇注料的强度提高了45.7%, 浇注料热震后残余抗折强度和残余抗折强度保持率分别提高了69.4%和24.1%, 综合性能最佳。