干熄焦具有节能环保的优点,是我国大力推广的先进技术,但干熄焦炉斜道支柱耐火材料容易出现开裂、剥落等损毁,严重影响了干熄焦装置的安全运行和生产效率。因此,开发一种使用寿命长的新型干熄焦炉斜道支柱用耐火材料具有重大意义。本文首先采用数值模拟计算与实验检测分析相结合的方法,研究了干熄焦炉斜道支柱用莫来石-碳化硅材料的损毁机理,然后研究了不同结合剂对莫来石-碳化硅材料结构与性能的影响,并研究了钢纤维种类和加入量以及原位氮化生成AlN晶须对莫来石-碳化硅材料的增强增韧效果,同时探讨了钢纤维与AlN晶须在材料中的增韧机理。研究结论如下:(1)计算结果表明干熄焦炉斜道支柱承受较大的弯曲应力和热应力,现行的莫来石-碳化硅材料抗弯强度及热震稳定性较差,缺乏一定的韧性,其主要损毁原因是材料经多次温度波动后强度下降,难以承受巨大的弯曲应力,出现开裂、剥落等损毁。(2)不同结合剂种类对浇注料的力学性能、热震稳定性及耐磨性能的影响各异,其中纯铝酸钙水泥作结合剂的试样综合性能最优。(3)钢纤维的加入能显著提高莫来石-碳化硅浇注料的力学性能、抗热震性能和耐磨性能,其种类以熔抽弯月型为佳,加入量为2vol%时增强增韧效果最好。(4)将金属铝粉引入莫来石-碳化硅材料中能促进烧结,提高材料的强度和体积密度,加入量以6wt%的试样综合性能最好;材料内的金属铝粉在850℃氮化后生成六边形的AlN结合相,1000℃氮化后形成长约2mm~10mm,直径约5nm~100nm的AlN晶须,其增强增韧效果显著,试样高温抗折强度可达39.6MPa;减小金属铝粉的粒径和添加催化剂能进一步促进AlN的原位生成,其中,添加纳米Fe粉为催化剂,试样中金属Al粉在600℃氮化形成AlN薄膜,850℃氮化形成了AlN晶须。(5)钢纤维增韧浇注料的增韧机理主要是通过与浇注料的粘结力、界面摩擦力和锚固力等形式增加材料的断裂能,提高材料的抗裂能力;原位生成的AlN晶须以交叉结构分布于材料基质中,通过晶须拔出和晶须桥联等增韧机制增加材料的韧性。