Al₂O₃晶须具有高比强、高比模量和高温抗氧化等优越性能，是高温结构陶瓷材料中极具潜力的补强剂之一。本试验以碳辅助法合成的Al₂O₃晶须为研究对象，通过改变温度、保温时间、添加剂的种类、炭源和铝碳质量比，利用X射线衍射仪和扫描电镜，对产物的物相和显微结构进行分析，研究了Al₂O₃晶须的生长机理及影响形貌的因素。并将合成的晶须加入到铝碳耐火材料中，通过检测试样的物相组成、显微结构、显气孔率、体积密度、耐压强度和抗热震性能等，研究了Al₂O₃晶须对Al₂O₃-C耐火材料显微结构和力学性能的影响规律。碳辅助法合成Al₂O₃晶须的热力学研究表明：在氩气气氛下，合成温度在900¹400℃时，碳辅助法合成Al₂O₃反应的吉布斯自由能的变化GT＜0。体系中产物的稳定物相为Al₂O₃，AlN和Al4C3不稳定。试验结果表明，合成产物中有Al₂O₃相存在，并有少量的Al4C3，不存在AlN，与热力学分析结果相符。温度对Al₂O₃晶须合成的影响研究结果表明：当合成温度为1100℃时，Al₂O₃晶须呈不规则扭曲的纤维状，尖端有液滴结构，直径80¹50nm；当合成温度为1200℃时，Al₂O₃晶须呈笔直的针刺状，晶须包裹在石墨表面形成“刺球”状，直径100²50nm；当合成温度为1300℃时，Al₂O₃晶须呈笔直长柱状或短棒状，直径200⁵00nm。随着合成温度的升高，Al₂O₃晶须的直径和长度均呈增大趋势。保温时间对Al₂O₃晶须合成的影响研究结果表明：当合成温度为1200℃×3h时，Al₂O₃晶须呈笔直的针刺状，直径100²50nm；当合成温度为1200℃×6h时， Al₂O₃晶须呈笔直的柱状，其尖端有液滴状小球，直径200⁴50nm；表明当合成温度一定时，随着保温时间增长，Al₂O₃晶须的直径会逐渐增大。添加剂对Al₂O₃晶须合成的影响研究结果表明：未加入添加剂合成的Al₂O₃晶须呈笔直的针刺状，直径100²50nm；加入添加剂合成的Al₂O₃晶须呈笔直的六棱柱状，直径300⁸00nm。表明添加剂对Al₂O₃晶须的生长发育有促进作用。炭源对Al₂O₃晶须合成的影响研究结果表明：当合成温度为1300℃×3h时：以200目石墨做为炭源合成的Al₂O₃晶须为分枝状，直径100⁸00nm；以1000目石墨做为炭源合成的Al₂O₃晶须呈细长的丝状，直径50²00nm；以炭黑做为炭源合成的Al₂O₃晶须呈直线形，直径100⁴00nm。表明粒径小的同种炭源相同温度下合成的晶须直径更小，活性大的小粒径炭源在相同温度下合成的晶须直径更大。铝碳质量比对Al₂O₃晶须合成的影响研究结果表明：铝碳比为3:7时，Al₂O₃晶须呈笔直的针刺状，直径100²50nm；以铝碳比为8:2时，产物为笔直的柱状的Al₂O₃晶须和球状的Al₂O₃颗粒，晶须直径200¹200nm，球状颗粒的粒径为0.3²μm。表明铝碳比过大时不利于氧化铝晶须的合成。Al₂O₃晶须的生长机理研究表明：在温度较低时铝熔融成为金属液滴，待过饱和度达到一定值时，氧化铝成核析出，在能量较高的晶面开始以VLS机理定向生长；温度继续升高，AlOx与体系内极少的O2反应，在较高能量的晶面上以VS机理定向生长成为晶须。碳辅助法合成氧化铝晶须时，VLS和VS两种机理同时存在。Al₂O₃晶须对Al₂O₃-C耐火材料力学性能的影响研究结果表明：在试样中添加晶须可将材料的常温耐压强度由20MPa提高到40MPa，热震残余强度由18MPa提高到36MPa。预加晶须试样的显微结构更致密，内部存在粒径为200⁵00nm的六角状氧化铝薄片和氧化铝晶须；而未添加的试样显微结构疏松，生成了大量直径在2¹0μm形状不规则的氧化铝颗粒。由于晶须的裂纹桥连、裂纹偏转和拔出效应等特性，对材料起到了增强增韧的作用，Al₂O₃晶须使铝碳耐火材料的综合力学性能提高了1倍。