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本文研究了MgO(M)-MgAl2O4(MA)-ZrO2(Z)三元亚体系中高温亚稳相Mg4.68Al2.64Zr1 68O12(MAZ)的合成机理,并基于MAZ在小于1600℃下分解形成M-MA-Z三元共晶体的思路制备了M-MA-Z共晶复合材料。该材料同时具备优异的高温力学性能及抗渣性能,能实现RH真空精炼炉关键部位的无铬化,具体研究结果如下：采用淬冷法研究了分析纯MgO、α-Al2O3、m-ZrO2在高温下合成MAZ的机理。结果表明：当温度低于1650℃时,主要是MA的形成及其长大：当温度大于1650℃时,以MA为载体,MgO与Zr02向其扩散反应生成MAZ固溶体。MAZ的合成反应在1740"1℃时趋于完全,其合成率达89.50%。当温度高于1760℃时,MAZ变得不稳定。利用化合物能量模型计算了MAZ的反应Gibbs自由能变,当温度大于1616.37℃时,MAZ才能生成。研究了MA对MAZ合成的影响。结果表明：MA晶粒粒径越大,MgO与ZrO2向其扩散的总距离越短,MAZ的合成率越高。在1710℃下,当MA晶种量相同时,粗晶种(<45μm)较细晶种(<5μm)更能促进MA晶粒的长大及MAZ的合成。当粗MA晶种量为18%质量分数时,MAZ的合成率最大,达84.44%,且其晶粒发育最为完善。当MA晶种分别以富镁、富铝MA引入时,MgO向MA的扩散分别限于晶内和晶粒之间,前者扩散距离较短,其更有利于MAZ的合成。研究了CaO、Y2O3、TiO2对MAZ合成的影响。结果表明：在1710℃时,c-ZrO2只有脱溶出CaO和Y203才能参与MAZ的反应,MAZ的合成率与c-ZrO2的稳定性成反比。CaO和Y203能增加ZrO2的稳定性,不利于MAZ的合成。TiO2对c-ZrO2的稳定性影响不大,其能促进MAZ的合成及其晶粒的长大,其加入量以1.0%质量分数最佳。研究了M-MA-Z共晶材料的力学性能。结果表明：相对传统M-MA-Z与M-Z材料,M-MA-Z共晶材料的力学性能到显著改善。M-MA-Z共晶材料的高温抗折强度、抗热震稳定性参数Rst和R""值分别为传统M-MA-Z材料的4.63倍、1.29倍、1.81倍,M-Z材料的2.08倍、1.50倍、3.29倍。M-MA-Z共晶材料优异的力学性能得益于其晶粒的高分散性与气孔的微细化。研究了M-MA-Z共晶材料的抗渣性能。结果表明：M-MA-Z共晶材料的高分散性及气孔微细化赋予其较传统M-MA-Z、M-Z材料及电熔再结合镁铬砖更优异的抗RH炉渣性能。与传统M-MA-Z、M-Z材料不一样,M-MA-Z共晶材料与渣反应不形成脱锆区,其充分发挥了ZrO2的作用M-MA-Z共晶体的ZrO2活性高,其易吸收RH炉渣中的CaO生成CaZrO3或Ca-ZrO2固溶体,从而使M-MA-Z共晶复合材料在高、低碱度RH炉渣下分别生成高熔点CaZrO3、Mg2SiO4致密反应层,其有效地阻止了渣的进一步蚀损。在低碱度RH炉渣中,ZrO2的溶解速率小于MgO和MA的。在M-MA-Z共晶体中,三者相互包裹,ZrO2有效地抑制了MgO和MA在渣中的扩散溶解。M-MA-Z共晶材料的平均气孔孔径小于1gm,赋予其优异的抗渣渗透性能。制备了ZrO2含量为5.77%质量分数的M-MA-Z共晶复合材料,并在260tRH真空炉的关键部位进行了试用。结果表明：M-MA-Z共晶复合材料的使用寿命较电熔再结合镁铬砖的提高了10%,且其性价比较高,完全可替代电熔再结合镁铬砖。