在材料方面，不定形耐火材料多，著眼于根本性的結合組織和顆粒特性，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。
在微結構控制方面，通過添加催化劑和納米顆粒，經(jīng)過加熱燒結制作所需的板狀產(chǎn)品，以提高耐火材料特性。
在生產(chǎn)超低碳鋼中，促進了低碳耐火材料的開發(fā)，通過對陶瓷與金屬間化合物和基體組織的控制，以及耦合系統(tǒng)的升級等，減少了碳元素，大大提高了抗熱震性。
將耐火材料作為建筑材料使用時，了解材料的熱態(tài)特性和材料的結構力學，進行隨著熱變化發(fā)生應力的數(shù)值分析和模擬等是不可缺少的。據(jù)報道，許多基礎性研究主要集中在歐洲。也有用新的視點進行耐火材料的物性測定、分析和評價的報告。
2.1 不定形耐火材料
2.1.1 MgO不定形耐火材料
MgO水合形成的板狀水鎂石，通過脫水工藝的調(diào)整，將其作為結合劑使用。開發(fā)無水泥結合劑和減少MgO澆注料結合劑中使用的微硅粉，添加合成的MgO-SiO2-H2O系結合劑，以提高熱態(tài)強度、耐熱性和耐蝕性。
在堿性不定形耐火材料中，進行最大限度地發(fā)揮MgO特性的結合組織的開發(fā)。
2.1.2 SiO2不定形耐火材料
對使用非晶質(zhì)熔融二氧化硅的澆注料進行預先熱處理后，即使反復進行熱震試驗，與通常的硅磚相比，其動態(tài)法測得的楊氏模量的維持率提高，劣化性減少。
進行了以硅石和微硅粉為原料的不定形振動成型，有望采用溶膠凝膠法制備的無水泥、含96%二氧化硅的澆注料。
焦爐和高溫熱風爐等使用的高純度二氧化硅耐火材料的需求增加。特別是對大型耐火材料和復雜形狀的耐火材料，正在研究采用不定形、預制和熱處理。
2.1.3不定形耐火材料的顆粒形狀對性能的影響
研究在粗粒區(qū)域，立方體顆粒對爆裂的影響，發(fā)現(xiàn)了立方體顆?；ユi性弱，有容易爆裂的傾向。在粗粒區(qū)域，將立方體顆粒用于鋼包用不定形耐火材料，研究了其耐用性，結果表明，粗顆粒的凝聚力大，耐用性優(yōu)越。
2.2 微結構
調(diào)查了催化劑對制備SIALON結合Al2O3-C的影響。通過添加Fe2O3，基體中形成板狀β-SIALON，提高了強度和熱震試驗后的強度保持率。
使用納米氧化鋁，燒成時，生成板狀的CA2、CA6，改善了力學性能，大幅度提高了抗熱震性。
2.3 低碳耐火材料
潔凈鋼生產(chǎn)要求減少耐火材料的碳量，嘗試將一部分石墨置換為Ti-MAX（具備金屬和陶瓷性質(zhì)的化合物）。發(fā)現(xiàn)Ti3AlC2的氧化和分解在熔損的界面抑制石墨的快速氧化。另外，也考慮到了隨著體積膨脹的不良影響。
研究了在MgO-C中加入納米碳，酚醛樹脂碳化過程中的Ni和金屬Al的催化作用的結果，生成氧化鎂晶須和尖晶石晶須，改善了微結構，提高了斷裂強度、斷裂前的位移和抗熱震性。長期以來研究了在樹脂結合劑的加熱過程中，添加微量納米碳顆粒和復合石墨黑，使基體生成晶須和針狀化合物，提高性能的方法。
開發(fā)了超低碳鋼鋼包用無碳不燒鋁鎂磚。使用獨自的結合劑系統(tǒng)，180℃熱處理后，達到與燒成產(chǎn)品同樣的力學性能。在鋼包運行條件下，呈現(xiàn)出比燒成產(chǎn)品更優(yōu)越的性能。
2.4 力學性能和數(shù)值分析
為模擬脆性行為和裂紋分叉的疑似連續(xù)介質(zhì)的耐火材料的斷裂機理，使用了離散要素法（DEM）?？紤]現(xiàn)有的裂紋，在宏觀上可以重現(xiàn)耐火陶瓷的準脆性行為并降低脆性。
離散要素法可以表現(xiàn)出材料的不連續(xù)性，微結構有可能與宏觀行為有關。對比模型模擬結果與實測的楊氏模量和泊松比的結果發(fā)現(xiàn)，有超過90%的相似性，該方法成為了弄清耐火材料力學行為的有用工具，期待可以用于不定形耐火材料的研究。
鋼包空心磚筑磚在高溫下呈現(xiàn)非線形的力學行為。在此，使用BNM（Bingham-Norton’s rheological Model）的蠕變定律，對各向同性黏彈性行為進行了建模。目的是在鋼包模擬中使用，并希望顯示出應力在各層中隨時間的變化。
三維熱力學模型是為分析空心磚砌體墻的力學行為的接合部閉合后再開的影響而開發(fā)。砌體的接合部逐漸閉合，接合部曲線變化，所以正交各向異性為非線性，卸載荷后，最終的砌縫厚度通常比最初的厚度薄，兩方向產(chǎn)生永久變形。
為建立氧化鋁-尖晶石耐火材料鋼包襯操作條件的微結構和熱力學性能的數(shù)值模型，使用聲發(fā)射、超聲波、單軸拉伸試驗和巴西提出的力學試驗法，研究了熱處理過程中的楊氏模量和遲滯現(xiàn)象等變化。由于微小裂紋的存在以及高溫黏性相等微結構，抗熱震性提高。
通過高溫楔形裂紋測定，計算出高氧化鋁不定形耐火材料的斷裂能。當基體中使用更細的顆粒時，高溫下非破壞能量增加，高溫不定形耐火材料的延性有所改善。
2.5 測定、分析和評價
為獲得高溫下耐火材料力學特性，結合巴西提出的力學試驗法的集成數(shù)字圖像相關 性（I-DIC：Integrated Digital Image Correlation）代替一維拉伸試驗和壓縮蠕變試驗進行了研究。該方法可以減少材料特性評價所需的試驗次數(shù)，并可以保持相當高的準確性。
在熱循環(huán)條件下，楊氏模量、力學衰減能力和聲發(fā)射測試評價結果顯示，具有大量亞微米尖晶石顆粒的澆注料在高溫下發(fā)揮更好的衰減能力，并通過增加應力松弛能力改善抗熱震性。楊氏模量的溫度依存性對抗熱震性有很大影響。
通過原位高光譜拉曼成像（HSRI）研究礦物反應和組織的變化。高溫下的HSRI是弄清燒結反應的強有力工具，不僅可以檢測準穩(wěn)定相，還可以檢測出少量的相，并能區(qū)分出不同的多晶型。
雷達信號可非常敏感地檢測固體材料中的游離水，能夠無損和非接觸檢測隨著不定形耐火材料加熱的結合水、水合水等的游離溫度不同的排出水的行為。
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