莫来石是Al₂O₃-Si O₂二元体系中的一种稳定相,具有低的热膨胀系数、良好的耐腐蚀性能、机械性能和高温稳定性。莫来石晶须是一种以莫来石为结晶相的单晶结构,将其引入陶瓷材料中将会显著改善陶瓷基体的强度和韧性,从而提升材料的整体性能。本文以工业固废粉煤灰为主要原料,以工业氧化铝粉为外加铝源,氟化铝为晶须促进剂,采用固相烧结法,制备了含莫来石晶须增强相的陶瓷材料。具体工作包括:1)以粉煤灰为原料,氧化铝作为铝源,研究原料铝硅比对陶瓷材料莫来石化的影响;2)采用正交试验法对制备工艺参数进行了优化,即外加铝源、晶须促进剂和粘结剂的添加量以及烧结温度等,研究各因素对陶瓷材料莫来石化和机械性能的影响;3)通过对粉煤灰原料进行酸洗预处理,以及前期正交设计获得的优化参数制备了富含莫来石晶须的陶瓷材料,研究了酸洗工艺和添加晶须促进剂对陶瓷材料机械性能的影响;4)分析了莫来石晶须的生长机理与其对陶瓷材料的改性机理。以粉煤灰为主要原料制备了富含莫来石晶须的陶瓷材料,通过正交设计研究了外加的铝源含量、晶须促进剂含量、粘结剂含量与烧结温度对陶瓷材料抗折强度的影响,结果表明各因素对陶瓷材料抗折强度影响程度依次是:烧结温度>氧化铝的添加量>氟化铝添加量>淀粉添加量。对粉煤灰原料做酸洗处理,以酸洗和未酸洗的粉煤灰为主要原料制备了莫来石相陶瓷,结果表明,对粉煤灰进行酸洗是获得莫来石晶须以及提高莫来石陶瓷材料机械强度的有效方法,酸洗粉煤灰有助于莫来石晶须的生成。氟化铝添加量和烧结温度对莫来石晶须的生长也有显著的影响,随氟化铝添加量的增加,莫来石晶须化进程加快,且利于提高晶须的长径比。烧结而成的陶瓷材料中,莫来石晶须相互交织形成致密的网络构架,极大促进了陶瓷材料的抗折强度提高。本研究以粉煤灰为主要原料制备了轻质高强经济型陶瓷材料是一种能够用于非常规油气资源开发的陶粒支撑剂理想候选材料。