红柱石是铝硅系耐火材料重要的原料之一, 因完全莫来石化后具有莫来石-高硅氧玻璃相相间的结构而表现出优异的抗碱侵蚀性能。然而, 其莫来石化程度与抗碱侵蚀性能之间的关系尚未厘清。为此, 本工作以粒度为3~5 mm的红柱石为研究对象, 在1 450~1 600 ℃下热处理红柱石3 h, 研究了红柱石的莫来石化过程与结构演变, 并采用碱蒸气法研究了抗碱侵蚀行为。结果表明, 随着热处理温度的提高, 红柱石表面及裂纹附近先转变形成莫来石-高硅氧玻璃相结构, 随后莫来石化转变不断向内部发展, 直至完全莫来石化。红柱石莫来石化程度不同决定了其不同的抗碱侵蚀行为。1 450 ℃热处理后的红柱石表面及大裂纹附近形成的莫来石-高硅氧玻璃相复合层较薄, 侵蚀以红柱石与钾蒸气直接反应为主, 抗碱侵蚀性能较差; 1 500 ℃及以上温度热处理的红柱石表面及大裂纹附近形成了一定厚度的莫来石-高硅氧玻璃相复合层, 钾蒸气首先与高硅氧玻璃相反应形成含钾硅酸盐液相, 随后该液相对莫来石相产生侵蚀溶解, 阻止了碱蒸气对莫来石的直接反应侵蚀, 从而使红柱石表现出优良的抗碱侵蚀性能。

由于周期性水泥熟料回转以及进出料，水泥回转窑用耐火材料需要兼顾优异的耐火度、热震稳定性和耐侵蚀性。本研究通过将尖晶石细粉包裹于镁砂骨料表面，制备出含包覆结构骨料的方镁石-镁铝尖晶石耐火材料，并采用三点弯曲测试结合数字图像相关以及声发射技术表征其断裂行为，以及采用静态抗渣法表征其抗侵蚀性能。结果表明：通过改变尖晶石分布，形成包覆结构复合骨料，降低了氧化铝含量，尖晶石相达到更为均匀且广泛的分散。与氧化铝含量(质量分数)为10%的市售预合成尖晶石骨料耐火材料相比，采用尖晶石包覆骨料的方镁石-尖晶石耐火材料(Al2O3含量为5%)在保证材料抗热震性能的同时，提升了力学强度、热震稳定性能以及抗侵蚀能力。

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。

为改善镁砂抗水化性能、抗热震性能及抗熔渣渗透性能，在轻烧氧化镁粉中添加1% (质量分数)、2%及3%的TiO2微粉制备镁质复合材料，研究了TiO2含量对材料烧结行为、显微结构及各性能的影响。结果表明：随TiO2添加量增加，游离CaO及部分MgO相继转化为CaTiO3及Mg2TiO4相，且MgO晶粒尺寸增大，样品抗水化性能显著提高。CaTiO3及Mg2TiO4晶间相的形成降低了样品的热膨胀系数，诱导裂纹发生偏转，因此，样品的抗热震性能也随TiO2增加逐步提高。此外，添加1%的TiO2样品，因MgO晶粒增大及高稳定性的CaTiO3晶间相形成，抗渣性能明显提高。然而，进一步增加TiO2，低稳定性的Mg2TiO4晶间相的生成显著降低了样品的抗渣渗透性能。

采用高温固相反应工艺制备n(Ca2+)/n(Co2+)(n为摩尔)共掺杂LaAlO3陶瓷，研究了n(Ca2+)/n(Co2+)掺杂比例对LaAlO3陶瓷［La1-xCaxAl0.8Co0.2O3，0.25≤n(Ca2+)/n(Co2+)≤2.00］红外辐射性能的影响，探讨了LaAlO3陶瓷发射率提高的机理。结果表明，n(Ca2+)/n(Co2+)共掺杂LaAlO3陶瓷具有钙钛矿结构。在0.76~2.50 μm波段，掺杂比例［0.25≤n(Ca2+)/n(Co2+)≤1.00］的增加有助于提升陶瓷的发射率，n(Ca2+)/n(Co2+)=1.00的陶瓷样品(La0.8Ca0.2Al0.8Co0.2O3)有最高的平均发射率(0.87)；在2.50~14.0 μm波段，所有n(Ca2+)/n(Co2+)共掺杂LaAlO3陶瓷的平均发射率普遍高于0.94。发射率提高的原因为：n(Ca2+)/n(Co2+)共掺杂强化了自由载流子吸收、杂质能级吸收和晶格振动吸收。这种高发射红外陶瓷材料有望在热工装备的节能应用领域发挥作用。

近年来，污泥、生活垃圾作为水泥生产的部分燃料应用于水泥生产，造成水泥窑炉衬材料硅莫砖的严重碱侵蚀破坏和剥落，影响水泥窑的稳定运行。采用碱蒸气法系统研究了水泥窑硅莫砖用高铝矾土、莫来石(M60)及莫来凯特3种铝硅系耐火原料抗碱蒸气侵蚀行为。结果表明：3种铝硅系耐火原料的碱蒸气侵蚀行为，与原料中的化学成分、玻璃相含量和成分及其显微结构等密切相关。对于以刚玉、莫来石为主的高铝矾土，碱与刚玉、莫来石晶相发生反应形成钾霞石，产生体积膨胀，使得高铝矾土表面先发生疏松和开裂，后碱蒸气渗入颗粒内部，造成严重碱侵蚀破坏；而对于以莫来石为主的莫来石(M60)原料，碱与莫来石和玻璃相发生反应，形成瞬间液相并析出白榴石相，形成的液相阻止了碱的渗透，使碱侵蚀仅发生在表面层而表现出优良的抗碱侵蚀性能。而莫来凯特原料中晶相莫来石与玻璃相含量相当，玻璃相含量高达46%，其与碱蒸气发生化学反应形成更多的液相，同时析出白榴石相，因氧化钾反应溶解在该原料玻璃相中，造成原料整体性侵蚀破坏。

在轻烧MgO粉中添加5% (质量分数)、10%、15%及20% m-ZrO2粉，于1 600 ℃条件下制备了MgO-ZrO2耐火骨料，研究了ZrO2含量对材料烧结行为、显微结构、力学性能、热学性能及抗热震性能的影响。结果表明：ZrO2主要弥散分布于方镁石晶界处，抑制了方镁石晶粒异常长大，促进了气孔排出，部分m-ZrO2与MgO发生固溶形成c-ZrO2，活化了方镁石晶格，促进了试样烧结及致密化，但ZrO2超过10%会导致MgO晶界处形成较多微裂纹，使得试样致密度略微降低。添加ZrO2后，方镁石晶粒间结合减弱，试样强度略降低，裂纹扩展方式以沿晶断裂为主，发生偏转及分叉效应，使得试样断裂韧性KIC显著提高。当ZrO2添加量为20%时，试样中MgO晶粒最小，裂纹扩展路径最长，表现出最佳KIC。此外，添加ZrO2虽然会导致试样导热率λ呈下降趋势，但试样KIC明显提高，热膨胀系数α不断降低，试样抗热震性能得到提高。ZrO2添加量5%试样的残余抗折强度及残余抗折强度保持率均最高，表现出最佳的抗热震性能。