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含碳耐火材料和Si3N4结合SiC是非氧化物在耐火行业中应用最广泛的两个体系。含碳材料作为主要的耐火材料在钢铁冶炼中使用多年，但仍然有许多问题没有解决;如对钢水的增碳问题在低碳超低碳钢冶炼中更加严重，低碳耐火材料使用寿命短等问题仍待解决。而在Si3N4结合SiC耐火材料生产中，由于试样外层的Si首先被氮化生成Si3N4，导致试样外层致密化抑制了N2向试样内部进一步的渗透;最终形成了试样外层Si3N4为结合相，内层为Si结合碳化硅的“框架结构”。 在Ti3AlC2的结构，合成方式以及应用等方面已进行了一系列研究。但将其应用于Al2O3-Si-C耐火材料中部分取代石墨制备低碳耐火材料尚未见报道;本工作利用Ti3AlC2逐步取代铝碳耐火材料中的石墨，制备低碳铝碳耐火材料;并研究Ti3AlC2在埋碳环境中结构演变，及其对低碳铝碳耐火材料力学性能特别是抗热震性能的影响;进一步探究不同侵蚀条件下Ti3AlC2对Al2O3-Ti3AlC2-Si-C耐火材料侵蚀界面的影响，揭示Ti3AlC2的蚀变过程并提出了Ti3AlC2影响铝碳耐火材料侵蚀性能的机理。此外，借鉴Al2O3-C耐火材料中Si-C反应原位生成陶瓷结合相增强试样高温强度的思路，在试样基质中引入合适碳源，在埋碳/氮化气氛下热处理，通过将试样基质中的Si转化为氮化物/碳化物，最终优化SiC基耐火材料的结合体系与显微结构;系统讨论了碳源、热处理气氛条件以及添加剂等因素对氮化程度、基质相貌和骨料/基质界面的影响;在此基础上研究了显微结构与试样力学性能的相关性。研究结果表明: (1)埋碳的热处理环境下，Ti3AlC2中的Al元素的空位迁移以及与CO的反应过程降低了Ti3AlC2热稳定性;而在Al2O3-Ti3AlC2-C耐火材料中，由于Ti3AlC2在高温下一系列的反应与分解，促进了柱状Al2TiO5、SiAlON和Al-Si-C-O晶须等一系列陶瓷增韧结合相形成;提高了试样的结合强度。最终当试样中石墨含量从10wt％降至4wt％时，由于新的结合相生成，特别是Al2TiO5相生成，有效抑制了试样抗热震性能的急剧下降。 (2)在传统铝碳耐火材料侵蚀过程中，渣的渗透-熔解侵蚀-内层石墨氧化-氧化物/碳的复合结构消失-渣的再渗透，这一循环步骤持续地发生导致耐火材料熔损。利用Ti3AlC2部分取代试样中石墨制备低碳铝碳耐火材料后，在侵蚀界面上形成一层CaAl2Si2O8-xAl2O3·yTiO2隔离层，抑制了上述熔损过程的持续发生;隔离层通过抑制氧化气体和侵蚀介质向界面内部的渗透导致脱碳层的消失;同时Al2O3-TiO2固溶相吸收渣中的Fe2O3和MnO，进一步抑制了渣的渗透能力。所以利用Ti3AlC2部分取代石墨制备低碳铝碳耐火材料后，虽然石墨含量降低，但实验室侵蚀结果显示其抗侵蚀能力反而有显著的提高。 (3)在温度梯度和渣浓度梯度存在的侵蚀条件下，在渣侵蚀过程中Ti3AlC2自身的蚀变是一个分解-熔解-析出连续的过程。在反应层中Ti3AlC2是一个持续的逐步蚀变过程;有效的抑制了基质中石墨的快速氧化，也抑制了碳/氧化物高抗侵蚀复合结构的快速消失;有效提高了试样的抗侵蚀能力。而在渣层中Ti3AlC2分解的TiO2相促进CA6高熔点相形成，也抑制了渣的进一步渗透。 (4)借鉴碳复合耐火材料中Si-C反应和埋碳烧结环境成功制备了自反应结合SiC耐火材料。在SiC骨料/基质界面上形成一层SiCxOy结合相有效提高了试样的结合强度;而添加硅铁合金能够有效促进试样的致密化;此外，硅铁合金通过气-固-液机理催化形成Si3N4晶须，提高试样的强度和韧性。当添加量为2.5wt％时，试样获得最高的常温抗折强度为34.9MPa。 (5)研究不同碳源在氮化条件下对试样氮化程度的影响表明:基质中添加碳黑导致其在氮化的过程中与少量的O2反应形成弥散性微孔，为N2向试样内部的渗透提供了一个通道，有助于提高氮化程度;且能原位生成SiC纳米颗粒/晶须;通过协同的增韧效应使制品的性能显著提高。