塔式太阳能热发电系统要求输热管道能够承受1000℃以上的高温并具有良好的抗热震性能。本论文基于太阳能热发电输热管道材料结构与性能的要求,首先低温原位合成了莫来石陶瓷和高温堇青石陶瓷,然后以低温莫来石和高温堇青石的最优配方为基础,通过不同配比设计原位合成莫来石-堇青石复合陶瓷并对其抗热震性能进行了表征。为进一步提高复合陶瓷的热震性能,对莫来石-堇青石复合陶瓷进行了改性研究,制得了抗热震性能更好的改性太阳能热发电莫来石-堇青石复合陶瓷管道材料,对影响太阳能热发电莫来石-堇青石复合陶瓷管道材料的烧结性能、力学性能、抗氧化性能、耐腐蚀性能、抗热震性能和粘结性能的因素进行了研究。利用XRD、SEM、EDS、EPMA、DSC等现代测试技术研究了材料组成、制备工艺、结构与性能的关系,探讨了材料抗热震机理和粘结机理。本论文取得的主要成果和创新点有：(1)通过原位合成法分别制备了低温莫来石和高温堇青石,提出了以软瓷为基础制备低温莫来石陶瓷的方法,并利用不同铝源筛选了高温堇青石最佳配方组成。系统研究了无压烧结条件下,通过添加不同含量的α-Al2O3对合成莫来石陶瓷的影响,探讨了其抗热震性能及机制。研究表明,典型莫来石陶瓷配方A3经1340℃烧结样品的气孔率达0.12%,吸水率为0.04%,体积密度为2.71g/cm3,抗折强度达94.82MPa,30次热震后强度损失率为60%(室温-1100℃空冷),样品的抗热震性差,主晶相是莫来石、次晶相是刚玉和石英。通过筛选不同的铝源,按照堇青石计量比原位合成了高温堇青石,结果表明最佳配方B1的主晶相为堇青石和铁堇青石,经1420℃烧成后的样品的吸水率为2.35%,气孔率为5.04%,体积密度为2.14g/cm3,抗折强度为82.44MPa,经30次热震强度不减反增了5%。抗热震机理研究表明,莫来石陶瓷抗热震属于微裂纹和纳米棒复合增韧机制,堇青石陶瓷属于微裂纹增韧机制。(2)在低温制备莫来石和高温制备堇青石的基础上,采用A3和B1的不同配比设计了C系列莫来石-堇青石复合陶瓷配方组成,原位合成了莫来石-堇青石复合陶瓷,并对样品的组成,结构与性能的关系进行了系统研究。结果表明,经1300℃烧成后的样品C5的吸水率为0.142%,气孔率为0.364%,体积密度为2.56g/cm3,抗折强度为121.08MPa,经30次抗热震后(室温-1100℃空冷),样品的抗折强度为110.53MPa,样品强度的损失率为8%,强度和抗热震损失率介于A3和B1之间。热震性能研究表明,复合陶瓷属于微裂纹-纳米晶须复配增韧机制。(3)在C系列的研究基础上,按照计量比设计了不同配比的堇青石和莫来石D系列,采用原位合成法对莫来石-堇青石复合陶瓷进行改性,并对组成、结构和性能之间的关系进行了研究。结果表明,1300℃保温3h烧成的最佳样品D3,其主晶相是堇青石和莫来石,次晶相是刚玉；吸水率为0.14%,气孔率为0.44%,体积密度为2.55g/cmm3,抗折强度为124.09MPa,耐腐蚀性好,经30次抗热震后(室温-1100℃空冷),样品强度的损失率为2%,与C系列相比抗热震性显著提高。抗热震性能研究表明,改性陶瓷属于微裂纹-晶粒弥散复合增韧机制。(4)为进一步提高复合陶瓷抗热震性,减少复合陶瓷中的玻璃相,促进堇青石微晶的生长,对D3样品采用不同的保温时间进行了热处理研究。并对其用作太阳能热发电的重要性能如气孔率,力学性能,耐腐蚀性能,抗氧化性能,抗热震性能及相关机制等进行了探讨。结果表明,经过保温9h的配方D3体现出优异的性能,样品的吸水率为0.09%,气孔率为0.22%,体积密度为2.56g/cm3,1100℃高温100h氧化失重率<0.4%,20wt%H2SO4和10wt%NaOH腐蚀失重百分率分别为0.06%和0.05%,抗折强度为121.97MPa,经30次抗热震后(室温-1100℃空冷),强度不减反增了1%,表明经再次热处理太阳能管道材料莫来石-堇青石复合陶瓷抗热震性显著提高。复合陶瓷抗氧化性、耐腐蚀性和抗热震性研究表明：氧化失重是由于碱金属氧化物挥发的结果,由于堇青石晶体结构的影响,复合陶瓷材料耐碱性比酸性好,多次热震可以促进D3样品中的堇青石释放出玻璃相形成微裂纹,从而提高陶瓷的抗热震性能。显微结构分析表明,延长保温时间能促进晶粒的生长,但是保温时间超过5h时,部分堇青石又分解出玻璃相导致常温抗折强度下降。(5)以D3配方样品为管道材料,通过筛选无机粘结剂,对D3样品的粘结性能进行研究。结果表明耐火泥具有最好的粘结剂性能,其常温粘结强度和1100℃粘结强度分别为3.052MPa和6.62MPa, EPMA分析表明陶瓷与粘结剂粘结机理为吸附-机械结合复合机理。