本文利用有限元方法对不同材质、不同狭缝结构钢包透气砖在不同使用温度、吹气压力条件下进行热应力分布的数值模拟计算。结果表明(1)狭缝尖端的应力值最大，是狭缝其它位置的11.8倍;(2)吹气条件(有缝)是不吹气条件下(无缝)应力的7.53倍；(3)狭缝尖端的应力大于该材料抗折强度的100倍，该点处于应力集中破坏状态。破坏深度在20％高度位置；(4)透气砖高度由400mm变为500mm，致使应力升高10％；(5)狭缝长度增加10mm，其它条件不变，狭缝尖端的应力有10％的提高，其他区域应力基本保持不变；(6)狭缝宽度加宽0.1mm，致使狭缝尖端的应力降低22％，其他区域应力变化可以忽略；(7)由于吹氩氩气压力和结构的荷载应力相比在万分之一，因此氩气压力对结构的应力影响可以忽略；(8)精炼温度从1550℃至1600℃，提高50℃，应力提高1-2％。　　 本文还模拟现场使用条件，采用不同热震方法对钢包透气砖进行抗热震性的研究，结果表明：(1)温度梯度热震试验条件对试样的损伤不明显。(2)铝镁质钢包透气砖受1000-1600℃温度循环试验的热震破坏最为显著，即铝镁质钢包透气砖热震损毁的主要原因可能是钢包接钢时透气砖从烘包温度(1000℃左右)瞬间受到高温钢水(1600℃左右)的热震冲击。　　 铝镁质和铝铬质两种钢包透气砖材料的热震疲劳破坏机理不同，铝镁质材料的热震疲劳破坏机理为抗热震损伤，微裂纹的出现、细晶和网络穿插结构有助于提高热震循环疲劳抗力，其晶界滑移造成的高温下的应力形变最终导致网络结构松散和材料破坏损毁；而铝铬质材料的热震疲劳破坏机理为热震断裂，裂纹一旦成核，易断裂破坏。　　 对影响钢包透气砖抗热震性的因素进行了探讨：(1)烧成温度对抗热震性能的影响。烧成温度为1450℃的试样基质间结合程度低，热震稳定性能差与再生成CA6膨胀形成较大的内应力有关；1500-1600℃烧成试样的热震稳定性能最好的原因是材料内部合适的生成量CA6和Al2O3在尖晶石中的固溶量形成适度的热膨胀失配，形成微裂纹耗能机制；提高烧成温度至1700℃，结构过于致密，缓冲释放热应力的空间减少，过高的烧成温度对试样的热震稳定性能反而会不利。(2)骨料和基质对抗热震性能的影响。骨料全部为板状刚玉的试样热震后弹性模量保持率最高，以板状刚玉为粗骨料、白刚玉为细骨料试样热震后的残余强度保持率最高；尖晶石加入量为16～22％试样同时具有较高的弹性模量保持率和残余强度保持率。(3)结合体系对抗热震性能的影响。无水泥ρ-Al2O3结合体系的抗热震性优于水泥结合，但高温强度需加强。　　 采用添加高韧性的金属与刚玉基透气材料进行复合以期提高材料的抗热震性。结果表明：(1)氧化气氛下，金属铝粉和硅粉的引入改变了刚玉基透气砖的结构，边缘部位结构致密，中心部位结构疏松，不均匀的结构造成材料抗热震性降低。但控制氧分压和表面氧化，基质中金属铝加入量9％后材料的抗热震性有所提高，是由于金属铝把Cr2O3中的金属铬置换出来，一部分金属铬与金属硅生成金属问化合物Cr5Si3，金属和金属间化合物的存在对材料的韧性和抗热震性的提高有贡献。(2)氮化气氛下烧成时金属铝硅首先生成A1N或Si3N4，然后与Al2O3或Cr2O3固溶生成β-Sialon，由于生成的β-Sialon相的导热系数比Al2O3相高，并且柱状或板状的β-Sialon晶体镶嵌或弥散在刚玉骨架结构中，起到了晶粒弥散增韧的作用，提高材料的抗热震性。