钛酸铝材料具有许多优异的性能,如低膨胀系数、低导热系数、耐腐蚀、高熔点和良好的抗热冲击性等,是目前已知的同时具有耐高温性和低膨胀的极少的材料之一,因此,在高温耐火材料中得到了越来越广泛的应用。但钛酸铝材料存在的力学强度低和中温分解两大缺点,使该材料的应用受到了极大的限制。国内外对钛酸铝材料的固有缺点的解决主要集中在两个方面:其一是通过加入添加剂的方法抑制钛酸铝的中温分解,其二是通过加入第二相组分的手段提高钛酸铝的强度。添加剂的加入,虽然提高了热稳定性,但对材料强度提高贡献不大;复合陶瓷的研制,虽然提高了钛酸铝陶瓷的强度,但一般都会使材料的热膨胀系数增加。在制备工艺方面,通常采用的是部分合成法和部分分解法,这两种方法均为二次合成法,具有工艺流程多、生产成本高等不足。原位生成工艺可以很好地解决二次合成工艺中存在的不足。本文采用了固相原位生成的方法制备了致密钛酸铝陶瓷。探索了原位生成Al₂TiO₅陶瓷的工艺可行性,研究了不同添加剂对原位生成钛酸铝陶瓷的物相组成、微观结构及热稳定性的影响。阐明了烧结过程及热分解过程中的相变机制及钛酸铝陶瓷致密化的微观机理。原位生成钛酸铝陶瓷工艺研究中,通过对粒度、体积密度和DSC/TG分析,确定了材料制备的最佳工艺参数;通过对陶瓷的物相组成、晶格常数、微观结构、致密度、热膨胀性、弯曲强度等的分析,研究了原位生成钛酸铝工艺中MgO添加剂对陶瓷结构和性能的影响。在原位生成钛酸铝陶瓷热稳定性的研究中,通过分析热稳定性试验前后陶瓷物相组成和晶格常数的变化,对MgO、SiO₂和MgO+SiO₂等不同添加剂对钛酸铝陶瓷热分解的抑制情况进行了探讨;通过热分解后试样的背散射电镜图分析了钛酸铝陶瓷热分解的原因,认为分解过程中首先在晶界上析出TiO₂,造成了Al₂TiO₅成分的偏析,分解后的产物是Al₂O₃和MgAl₂O₄的混合物。在热稳定性较好的配方基础上,通过对加入滑石后陶瓷的物相组成、晶格常数、微观结构、致密度、气孔分布、热膨胀性、弯曲强度等的分析,结果表明,滑石中的Mg²⁺会与Al₂TiO₅发生固溶,配方中加入适量的滑石可以制备出弯曲强度较高、热膨胀系数较低的致密度钛酸铝陶瓷。本文首次提出制备钛酸铝陶瓷的原位生成工艺,通过加入多种添加剂的协同作用,制备出了低膨胀系数、热稳定性良好、具有高致密度和较高强度的钛酸铝陶瓷,以实现其在多种行业中的应用。