在材料方面，不定形耐火材料多，着眼于根本性的结合组织和颗粒特性，以及使用MgO和SiO2等特性的高功能性不定形耐火材料的研究。
在微结构控制方面，通过添加催化剂和纳米颗粒，经过加热烧结制作所需的板状产品，以提高耐火材料特性。
在生产超低碳钢中，促进了低碳耐火材料的开发，通过对陶瓷与金属间化合物和基体组织的控制，以及耦合系统的升级等，减少了碳元素，大大提高了抗热震性。
将耐火材料作为建筑材料使用时，了解材料的热态特性和材料的结构力学，进行随着热变化发生应力的数值分析和模拟等是不可缺少的。据报道，许多基础性研究主要集中在欧洲。也有用新的视点进行耐火材料的物性测定、分析和评价的报告。
2.1 不定形耐火材料
2.1.1 MgO不定形耐火材料
MgO水合形成的板状水镁石，通过脱水工艺的调整，将其作为结合剂使用。开发无水泥结合剂和减少MgO浇注料结合剂中使用的微硅粉，添加合成的MgO-SiO2-H2O系结合剂，以提高热态强度、耐热性和耐蚀性。
在碱性不定形耐火材料中，进行最大限度地发挥MgO特性的结合组织的开发。
2.1.2 SiO2不定形耐火材料
对使用非晶质熔融二氧化硅的浇注料进行预先热处理后，即使反复进行热震试验，与通常的硅砖相比，其动态法测得的杨氏模量的维持率提高，劣化性减少。
进行了以硅石和微硅粉为原料的不定形振动成型，有望采用溶胶凝胶法制备的无水泥、含96%二氧化硅的浇注料。
焦炉和高温热风炉等使用的高纯度二氧化硅耐火材料的需求增加。特别是对大型耐火材料和复杂形状的耐火材料，正在研究采用不定形、预制和热处理。
2.1.3不定形耐火材料的颗粒形状对性能的影响
研究在粗粒区域，立方体颗粒对爆裂的影响，发现了立方体颗粒互锁性弱，有容易爆裂的倾向。在粗粒区域，将立方体颗粒用于钢包用不定形耐火材料，研究了其耐用性，结果表明，粗颗粒的凝聚力大，耐用性优越。
2.2 微结构
调查了催化剂对制备SIALON结合Al2O3-C的影响。通过添加Fe2O3，基体中形成板状β-SIALON，提高了强度和热震试验后的强度保持率。
使用纳米氧化铝，烧成时，生成板状的CA2、CA6，改善了力学性能，大幅度提高了抗热震性。
2.3 低碳耐火材料
洁净钢生产要求减少耐火材料的碳量，尝试将一部分石墨置换为Ti-MAX（具备金属和陶瓷性质的化合物）。发现Ti3AlC2的氧化和分解在熔损的界面抑制石墨的快速氧化。另外，也考虑到了随着体积膨胀的不良影响。
研究了在MgO-C中加入纳米碳，酚醛树脂碳化过程中的Ni和金属Al的催化作用的结果，生成氧化镁晶须和尖晶石晶须，改善了微结构，提高了断裂强度、断裂前的位移和抗热震性。长期以来研究了在树脂结合剂的加热过程中，添加微量纳米碳颗粒和复合石墨黑，使基体生成晶须和针状化合物，提高性能的方法。
开发了超低碳钢钢包用无碳不烧铝镁砖。使用独自的结合剂系统，180℃热处理后，达到与烧成产品同样的力学性能。在钢包运行条件下，呈现出比烧成产品更优越的性能。
2.4 力学性能和数值分析
为模拟脆性行为和裂纹分叉的疑似连续介质的耐火材料的断裂机理，使用了离散要素法（DEM）。考虑现有的裂纹，在宏观上可以重现耐火陶瓷的准脆性行为并降低脆性。
离散要素法可以表现出材料的不连续性，微结构有可能与宏观行为有关。对比模型模拟结果与实测的杨氏模量和泊松比的结果发现，有超过90%的相似性，该方法成为了弄清耐火材料力学行为的有用工具，期待可以用于不定形耐火材料的研究。
钢包空心砖筑砖在高温下呈现非线形的力学行为。在此，使用BNM（Bingham-Norton’s rheological Model）的蠕变定律，对各向同性黏弹性行为进行了建模。目的是在钢包模拟中使用，并希望显示出应力在各层中随时间的变化。
三维热力学模型是为分析空心砖砌体墙的力学行为的接合部闭合后再开的影响而开发。砌体的接合部逐渐闭合，接合部曲线变化，所以正交各向异性为非线性，卸载荷后，最终的砌缝厚度通常比最初的厚度薄，两方向产生永久变形。
为建立氧化铝-尖晶石耐火材料钢包衬操作条件的微结构和热力学性能的数值模型，使用声发射、超声波、单轴拉伸试验和巴西提出的力学试验法，研究了热处理过程中的杨氏模量和迟滞现象等变化。由于微小裂纹的存在以及高温黏性相等微结构，抗热震性提高。
通过高温楔形裂纹测定，计算出高氧化铝不定形耐火材料的断裂能。当基体中使用更细的颗粒时，高温下非破坏能量增加，高温不定形耐火材料的延性有所改善。
2.5 测定、分析和评价
为获得高温下耐火材料力学特性，结合巴西提出的力学试验法的集成数字图像相关 性（I-DIC：Integrated Digital Image Correlation）代替一维拉伸试验和压缩蠕变试验进行了研究。该方法可以减少材料特性评价所需的试验次数，并可以保持相当高的准确性。
在热循环条件下，杨氏模量、力学衰减能力和声发射测试评价结果显示，具有大量亚微米尖晶石颗粒的浇注料在高温下发挥更好的衰减能力，并通过增加应力松弛能力改善抗热震性。杨氏模量的温度依存性对抗热震性有很大影响。
通过原位高光谱拉曼成像（HSRI）研究矿物反应和组织的变化。高温下的HSRI是弄清烧结反应的强有力工具，不仅可以检测准稳定相，还可以检测出少量的相，并能区分出不同的多晶型。
雷达信号可非常敏感地检测固体材料中的游离水，能够无损和非接触检测随着不定形耐火材料加热的结合水、水合水等的游离温度不同的排出水的行为。
下一篇：深度解读丨耐火材料抗热震性
