洁净钢的发展对钢包用耐火材料提出了更高要求。碱性耐火材料有益于钢水质量,研究金属复合超低碳MgO-Al₂O₃-C材料有现实意义。以电熔镁砂、电熔镁铝尖晶石、铝粉、硅粉、锌粉及鳞片石墨为主要原料,制备了金属Al/Si（5-8%）和Al/Zn（6-8%）复合低碳MgO-Al₂O₃-C两大系列试样,研究内容主要包括:金属Al/Si和Al/Zn复合低碳MgO-Al₂O₃-C材料的高温抗折强度、热震稳定性、抗氧化性及抗渣性能,同时借助XRD、SEM、EDAX分析了物相组成和显微结构,结果表明:1)在低碳MgO-Al₂O₃-C材料中加入Al/Si和Al/Zn可以显著提高试样的高温抗折强度（1400℃）,从3.0MPa提高到了23.0-32.5MPa;强度提高最多的是试样ASC2（4.5%Al,2.5%Si）和A6Z1（6%Al,1%Zn）。在加入4.5%Al/Si的基础上再加入SiAlON（1.5-4.5%）时,试样的高温抗折强度有一定提高,从11.5MPa提高到19.6MPa;强度提高最多是试样ASN1（1.5%SiAlON）。2)在低碳MgO-Al₂O₃-C材料中加入金属Al/Si和Al/Zn对试样的抗热震性（△T=1100℃,风冷1次）有明显改善。热震后的残余强度保持率从60%提高到61-79%。在加入4.5%Al/Si的基础上再加入1.5-4.5%SiAlON后,残余强度保持率有较大提高（81-94%）。加入Al/Zn,残余强度保持率显著提高。加入1-2%Zn时,残余强度保持率最佳,高达93-97%。3)加入Al/Si和Al/Zn能提高低碳MgO-Al₂O₃-C材料的热机械性能的原因为:Al、Si和Zn在埋碳加热过程中与C和N₂反应,原位生成了Al₄C₃、AlN、SiC等非氧化物,填充在方镁石/尖晶石骨架结构中,并在高温时形成了非氧化物结合,起着增强增韧的作用。外加的SiAlON增加了非氧化物的数量,对提高材料的抗热震性起到了一定的补充作用。4)在低碳MgO-Al₂O₃-C材料中加入金属Al/Si和Al/Zn可以显著改善材料的抗氧化性。1000℃×3h氧化后,加入4.5%Al,试样的氧化层厚度为5.6mm。在此基础上再加入1.5-3.5%Si,氧化层厚度下降至2.9-3.4mm;加入1-2%Zn的试样抗氧化效果尤为显著,氧化层厚度降至0.5-1.4mm。试样经1500℃×3h氧化后,氧化层厚度变化规律与1000℃的一致,但氧化层厚度更薄。如试样AS2（4.5%Al,2.5%Si）氧化层厚度为1.2mm,试样A4Z4（4.5%Al,2%Zn）,氧化层厚度小于0.1mm。加入Al/Si和Al/Zn能改善材料抗氧化性的原因是:加入的Al、Si和Zn在氧化条件下生成的氧化产物（Al₂O₃、SiO₂和ZnO）与MgO相互反应,生成了尖晶石（镁铝尖晶石和锌铝尖晶石）和镁橄榄石,形成致密的氧化保护层,减缓了氧气的渗入。1500℃形成的尖晶石和镁橄榄石较多,而1000℃时只生成较少的尖晶石,因而1500℃的抗氧化性比1000℃的好。5)在低碳MgO-Al₂O₃-C材料中加入Al/Si和Al/Zn对材料在的1600℃×3h抗渣性有显著提高。加入Al/Si,试样的渣蚀厚度从4.8mm降到1.2-1.9mm。在加入4.5%Al/Si的基础上再加入SiAlON（1.5-4.5%）时,渣蚀厚度从1.9mm降到1.0mm。加入Al/Zn（1-2%Zn）时,试样的抗渣性提高最明显,渣蚀厚度降至0.6-1.4mm。加入Al/Si和Al/Zn能改善材料抗渣性的原因为:由于试样中原位生成的非氧化物对熔渣难润湿,能很好的抗渣侵蚀;渣蚀过程为非氧化物先被氧化后被侵蚀,非氧化物被氧化后生成了致密的尖晶石与镁橄榄石氧化保护层能减缓渣的侵蚀。综上所述,金属Al/Si和Al/Zn复合低碳MgO-Al₂O₃-C材料在碳含量降到5%乃至3%以下时,仍具有优良的热机械性能和良好的抗氧化性、抗渣性,可以期望在洁净钢连铸用钢包包衬上有很好的应用前景。