镁碳耐火材料因其优异性能被广泛应用于转炉和电弧炉内衬以及钢包渣线等部位,已成为支撑钢铁工业安全稳定运行的重要材料。然而,随着炼钢技术的发展和炼钢节奏的加快,镁碳耐火材料的服役环境日益严苛,导致其使用寿命降低。近年来,一种新型钙镁铝酸盐（CMA）骨料已成功应用于制备镁碳耐火材料,并显示出相比于传统镁碳耐火材料更优异的使用效果。然而,目前较少有关于CMA骨料对镁碳耐火材料力学性能与抗热震性的研究,有必要进行系统研究。本文首先研究CMA骨料对镁碳耐火材料力学性能与抗热震性的影响,揭示含CMA骨料镁碳耐火材料高温下液相的形成与材料性能之间关系;其次,采用包覆技术制备尖晶石或氧化铝包覆CMA骨料,系统地研究包覆骨料对镁碳耐火材料力学性能和抗热震性的影响;最后,研究了CMA细粉的引入对镁碳耐火材料结构与性能的影响,并通过优化混料顺序调整CMA细粉的分布状态,探明CMA细粉含量和混料顺序的差异对镁碳耐火材料显微结构与其力学性能和抗热震性的关系。基于上述研究工作,得到如下主要结论:1.引入CMA骨料显著影响镁碳耐火材料力学性能与抗热震性。经200-1400℃处理后,试样抗折强度略低于未添加CMA骨料的试样,而当热处理温度升至1600℃时,试样的抗折强度有所升高。由热震试验发现,与未添加CMA试样相比,经1400℃热处理后含CMA骨料试样具有更高的残余强度比。当热震后再经1600℃热处理,含CMA骨料镁碳试样强度恢复更显著,由原先13.9MPa提高至14.7MPa。这是由于CMA骨料较镁砂骨料高的气孔率,影响了1400℃以下处理试样的抗折强度;但经1600℃处理后CMA骨料中低熔点铝酸钙液相形成,并促进了镁铝尖晶石晶须的形成,提高了材料的强度。2.引入尖晶石或氧化铝包覆CMA骨料有助于改善镁碳耐火材料的力学性能和抗热震性。经1600℃热处理后,相比于直接引入CMA骨料的试样,含尖晶石或氧化铝包覆CMA骨料试样抗折强度分别由13.3MPa提升至14.3MPa和14.9MPa。由热震试验表明,与直接引入CMA骨料试样相比,经1600℃烧后含尖晶石或氧化铝包覆CMA骨料试样的强度衰减明显降低,分别由原先7.6MPa提高至8.7MPa和8.8MPa。这主要是由于包覆CMA骨料具有相对较低的气孔率,并且包覆层限制了高温下CMA骨料中低熔点铝酸钙液相的渗透过程,而少量液相通过淬冷后包覆层的裂隙修复结构中的裂纹。3.CMA细粉含量和分布对镁碳耐火材料的力学性能和抗热震性有明显影响。当引入2.5wt%CMA细粉时,镁碳试样的抗折强度有所提高,尤其是CMA细粉分布在骨料周围的试样强度提高更显著。经1400℃热处理后,含2.5wt%CMA细粉镁碳试样抗折强度分别由原先13.1MPa提高至14.6MPa和14.6MPa;当CMA细粉引入量增加至5wt%时,镁碳试样抗折强度却明显降低。这是由于少量CMA细粉的引入在高温形成液相促进了镁铝尖晶石晶须的生成,但当CMA细粉量增加时,高温下过多液相导致其高温抗折强度降低。由热震试验显示,2.5wt%CMA细粉分布在骨料周围的镁碳试样具有最优的抗热震性。