高温空气燃烧通过回收烟气余热加热助燃空气,实现CO2和NOx的低排放与节能。其中蓄热体的性能决定燃烧系统的节能效率和燃烧稳定性。相变材料（PCMs）引入蜂窝陶瓷后可以通过相变潜热增加蓄热密度,提高热效率和空气预热温度。金属及其合金因导热系数高、蓄热密度大、环境友好等而成为具有潜力的相变蓄热材料。本文将铝硅合金微粉以不同方式分别引入堇青石-莫来石和刚玉-莫来石陶瓷,研究了其不同加入方式和加入量对陶瓷性能的影响,成功制备了晶须/纤维增强堇青石-莫来石陶瓷和刚玉-莫来石相变蓄热陶瓷,并探讨了晶须/纤维增强相的形成机理以及微胶囊的形成与陶瓷基体材料的相容性;然后以高温空气燃烧系统为背景,建立了蜂窝体蓄/放热数学模型,通过数值模拟计算研究了换向时间、蓄热体材料类型对空气预热温度和能量回收率的影响,基于计算结果对相变蜂窝体的结构进行了优化。得到以下主要结论:（1）在堇青石-莫来石陶瓷中直接引入铝硅合金微粉,高温热处理后金属微粉在基体材料中原位形成晶须/纤维增强相,提高了陶瓷的强度和抗热震性能。随着金属微粉加入量的增加,陶瓷的抗折强度、耐压强度及抗热震性能均先增大后减小。随着热处理温度的升高,陶瓷的显气孔率和体积密度逐渐减小,抗折强度、耐压强度和抗热震性能均逐渐增大。当金属微粉加入量为2 wt%,热处理温度为1300°C时,陶瓷材料的综合性能最优,其抗折强度为48.39 MPa,耐压强度为197.8 MPa,热膨胀系数为3.49×10-6°C-1。（2）铝硅合金微粉表面处理后以Al-Si@Al2O3微胶囊前驱体的形式加入到堇青石-莫来石陶瓷中,随着加入量的增加,材料的显气孔率先增大后减小,体积密度先减小后增大,抗折强度和耐压强度不断增大。由于制备堇青石-莫来石陶瓷的原料在高温热处理过程中生成了顽火辉石及其它化合物,易与包覆金属的壳层材料Al2O3反应,导致堇青石-莫来石陶瓷中难以形成完整包覆的微胶囊,使其不具备相变潜热。由此判断铝硅合金微粉制备相变蓄热陶瓷对基体材料具有选择性。（3）将Al-Si@Al2O3微胶囊前驱体加入到刚玉-莫来石陶瓷中,经1300°C热处理后,金属铝氧化形成的氧化铝弥补了因金属熔融膨胀产生的裂缝,产生“裂缝自愈合”效应,原位形成陶瓷包覆金属的微胶囊,制得刚玉-莫来石相变蓄热陶瓷。随着微胶囊前驱体引入量的增加,相变蓄热陶瓷的体积密度、抗折强度和耐压强度逐渐降低,线膨胀系数、导热系数和相变潜热逐渐增加。微胶囊前驱体加入量为50 wt%时,刚玉-莫来石相变蓄热陶瓷的相变温度为579.8°C,相变潜热为73.23 J·g-1,室温导热系数高达12.91 W·（m·K）-1,比普通刚玉-莫来石陶瓷高3倍左右。（4）数值模拟结果表明,换向时间为120 s时,相变蓄热蜂窝体比普通蜂窝体的能量回收率高4.30%,空气预热温度高39.52 K;放热周期,相变蓄热蜂窝体的空气预热温度更加稳定,温度波动范围约为普通蜂窝体的1/2;相变蓄热蜂窝体将换向时间从60 s延长至120 s,仍可保持较高的能量回收率和空气预热温度;在蜂窝体中复合使用相变材料和显热蓄热材料,可使蓄/放热过程中相变材料的液相率高达100%,最大程度提高相变材料的利用率。