为应对水煤浆气化炉用含铬耐火材料减量化和无铬化需求,系统研究了铬铝锆（Cr2O3-Al2O3-Zr O2）耐火材料在水煤浆气化炉服役失效的机制,并研究了具有Zr O2包覆Cr2O3结构对其抗热震性的影响,探明的抗热震机制和抗侵蚀机理为提高铬铝锆砖的使用寿命指明了方法。同时,采用Fact Sage软件计算分析了Cr2O3、Zr O2、Al2O3、Mg O、Mg Al2O4、Mg Cr2O4、Si O2、Si C和Si3N4等典型耐火组元与煤渣反应的热力学平衡状态,并结合静态抗渣法研究了高锆砖、电熔AZS砖、镁铬砖、碳化硅耐火材料与煤渣的反应机理,为水煤浆气化炉用无铬耐火材料提供理论依据。以上研究结果表明:采用XRD和化学分析法研究了水煤浆气化炉铬铝锆砖使用前后的相组成和化学组成变化,并采用SEM和EDS研究了铬铝锆砖使用前后的微观结构变化规律,揭示了铬铝锆砖的损毁机理为液态渣沿着气孔等缺陷渗透侵入,与铬铝锆砖反应形成反应变质层,反应变质层包括渗透反应层和脱锆层两部分。煤渣中的Fe O和Mg O与铬铝锆砖中的Cr2O3和Al2O3发生反应形成了以氧化铬、氧化锆、复合尖晶石相及煤渣低熔物相组成的渗透反应层。同时,砖中的氧化锆向熔渣中熔损,Zr O2显著减少或消失,气孔率增加且孔径变大,形成脱锆层,脱锆层加剧了煤渣的渗透。由于渗透反应层、脱锆层与原砖层的热物理性能差异,在温度波动下产生应力集中和裂纹扩展,造成结构剥落损毁。采用酚醛树脂作为结合剂将Zr O2与Cr2O3骨料预混,并经过热固处理后获得Zr O2包覆的Cr2O3改性骨料,并以改性骨料制备铬铝锆砖,研究了具有Zr O2包覆Cr2O3骨料显微结构对铬铝锆砖抗热震性能的影响。由于改性Cr2O3骨料周围形成了Zr O2和微气孔包覆层,包覆层使热应力裂纹扩展的偏转增多,裂纹扩展自由程延长,消耗的裂纹扩展能量更多,从而有效的阻止裂纹扩展,提高了其抗热震性。根据热应力裂纹稳定参数Rst变化趋势与弹性模量残余保持率、抗折强度残余保持率变化趋势相吻合特性知,热应力裂纹扩展为其热震损毁的主要机制,因此,提高铬铝锆砖抗热震性的有效方法为提高断裂功和降低弹性模量。采用Fact Sage软件计算耐火组元与煤渣可能发生的反应式标准Gibbss自由能以及分析1300℃和1500℃下耐火组元与气化炉煤渣的热力学平衡态物相,并选取分析典型耐火组元与煤渣的反应结果,结果表明氧化铬（Cr2O3）对煤渣具有优异的化学稳定性,其抗煤渣的侵蚀性能优异;氧化锆（Zr O2）对煤渣的化学稳定性能也较好,但存在少量Zr O2熔损;尖晶石系材料（Mg Al2O4和Mg Cr2O4）对煤渣的化学稳定性一般,可与煤渣反应反应形成长石、辉石类低熔物相熔损到液态煤渣中;而Mg O、Al2O3和Si O2对于气化炉煤渣的化学稳定性较差,易与煤渣中的组分发生反应形成低熔物相。碳化硅（Si C）和氮化硅（Si3N4）在高温下仅与煤渣中的Fe On反应,会生成一定量的Si O2和Fe-Si合金,在还原气氛下对低铁含量的煤渣化学稳定性优异。采用Fact Sage计算炉渣与耐火材料的热力学平衡态,结合静态坩埚法系统研究了4种典型耐火材料的抗煤渣侵蚀性能,并与铬铝锆砖对比,结果表明:煤渣中的Ca O、Si O2及Fe O加速了高锆砖中Zr O2晶粒的熔损,提高高锆砖抗渣侵蚀性能的关键在于降低其气孔率,减少渣渗透;虽然熔铸AZS砖与渣发生反应生成（Mg,Fe）Al2O4复合尖晶石和长石类低熔物的反应层,但由于其致密的结构能有效地抵抗煤渣渗透;由于镁铬砖中的Mg O易与煤渣反应生成低熔相而溶入到煤渣中,使其抗煤渣侵蚀性能差;由于Si C砖对渣浸润性差、渣中的Fe On与Si C反应生成的Si O2溶入渣中增大了渣的粘度以及砖表面氧化形成了Si O2致密保护层等因素使其具有优异的抗煤渣侵蚀性能。