通过Al₂O₃-C耐火材料中的陶瓷结合相来提高材料的综合热物理性能,可有效改善钢铁冶炼连铸系统用耐火材料的可靠性和服役寿命。本文主要通过在Al₂O₃-C耐火材料中引入Al粉、Si粉以及催化剂纳米Ni粉,于材料中原位生成了β-Sialon陶瓷结合相,研究了其对Al₂O₃-C耐火材料性能的影响。具体研究内容与结果如下:1.运用拟抛物线规则估算了1400℃下β-Sialon的标准吉布斯自由生成能与其z值的关系:Δ_fG_β-Sialon^θ=5.247z²-404.421z-359.039（kJ/mol）。通过热力学计算出了1400℃下Si-Al-O-N-C体系的区域优势图。表明在1400℃的氮气气氛下,Si₃N₄与Al N将会稳定存在。若向该体系中加入Al₂O₃,从热力学角度上看β-Sialon是可以生成的。2.以不同粒度的刚玉、石墨、Al粉、Si粉及Al₂O₃粉为原料,并加入纳米Ni粉制备了Al₂O₃-C耐火材料,研究了氮化温度对试样的显微结构、物相演变及性能的影响。结果表明:试样分别经1000℃与1200℃氮气气氛下热处理后,试样中都只有Si C与Al N新相生成,Si C在两个热处理温度下都以晶须的形式存在;而Al N则在1000℃下呈颗粒状,1200℃下转变成晶须状。继续提高热处理温度至1400℃,Al N消失,试样中生成了片状的β-Sialon。随着热处理温度的升高,试样的常温耐压强度从90.57 MPa增加到148.67 MPa,常温抗折强度从22.83 MPa增加到33.02MPa。经1400℃热处理后试样中生成的片状β-Sialon陶瓷结合相对材料热震稳定性有较大的提高,经过两次水冷热震后,材料的耐压强度只降低了4.5MPa。3.研究了纳米Ni粉含量对试样显微结构、物相演变及性能的影响。结果表明:经1200℃氮气气氛热处理后,各试样中都生成了Al N与Si C晶须。经1400℃热处理后,未加入纳米Ni粉的试样中只有Al N和Si C新相的生成,而加入纳米Ni粉的试样中可以原位生成β-Sialon结合相。随着纳米Ni粉加入量的增多,β-Sialon相z值不断增大,形貌从晶须状转变成长柱状,最终在纳米Ni粉加入量为1.5wt%的试样中形成大量片状β-Sialon。片状β-Sialon沿着（111）、（210）和（101）三个晶面不断生长发育而形成的。随着β-Sialon结合相生成以及形貌的不断转变,试样的常温抗折强度从21.83MPa增加到34.02MPa,常温耐压强度从114.94MPa增加147.96MPa。有长柱状β-Sialon生成的试样具有较大的高温抗折强度28.14MPa。β-Sialon有利于材料的热震稳定性,试样经过两次水冷热震后,试样的残余耐压强度及强度保持率都随β-Sialon相z值的增大而提高。