莫來(lái)石是Al2O 3和SiO 2組成的二元固溶體化合物， 是二元相圖中最穩定的化合物。圖1為AI2O 3-SiO 2的二元相 圖， 經(jīng)過(guò)對莫來(lái)石化學(xué)成分的研究， 發(fā)現其成分不僅僅為3Al2O 3·2SiO 2一種結構， 根據其通式A I 2(Al 2+2xSi 2-2x) O 10-x可知，隨x值的改變莫來(lái)石組分會(huì )相應發(fā)生變化，形成富硅或富鋁的莫來(lái)石。圖2為莫來(lái)石晶體結構示意圖，可見(jiàn)， 沿c軸方向由AIO 6八面體共邊組成， 同時(shí)與SiO 4四面體和AIO 4四面體共頂交聯(lián)， 因此， 沿c軸方向莫來(lái)石晶體的 生長(cháng)速率較快，在沒(méi)收到什么外部阻力的情況下，易發(fā)生明顯的異向生長(cháng)。莫來(lái)石具有抗熱震性能好、高溫蠕變小、高溫性能損失小，化學(xué)性質(zhì)穩定等優(yōu)良性質(zhì)。

氧化鋁和二氧化硅的二元相圖

1、莫來(lái)石的燒結性

由于莫來(lái)石晶格中Al3+和Si4+的互擴散速率小，因此以莫來(lái)石粉為原料，采用電熔法和燒結法得到的莫來(lái)石燒結性很差。為獲得性能優(yōu)良的莫來(lái)石，其煅燒溫度約1700℃，如此高的燒成溫度使生產(chǎn)成本大大增加，因此人們紛紛通過(guò)細化加入的原料或引入燒結助劑這兩種方式來(lái)降低其燒成溫度，但通過(guò)細化原料的方式來(lái)提高其燒結性能有限，于是主要引入燒結助劑(TiO 2、Y 203、MnO等) ， 通過(guò)置換莫來(lái)石固溶體中的Al 3+造成莫來(lái)石晶體發(fā)生晶格畸變， 活化晶格或形成低溫液相的方式來(lái)提高擴散系數，降低莫來(lái)石的燒結溫度。

2、莫來(lái)石的應用

莫來(lái)石是一種性能優(yōu)良的耐火原料。除此之外，莫來(lái)石還是一種高溫結構材料，在其他行業(yè)也廣泛應用。

(1)莫來(lái)石耐火材料

莫來(lái)石作為一種性能優(yōu)異的耐火材料，具有熔點(diǎn)高、高溫強度大、熱膨脹系數低、抗熱震性?xún)?yōu)良等，使其成為許多工業(yè)領(lǐng)域的耐火材料。作為骨料的莫來(lái)石，被廣泛應用于冶金、玻璃、陶瓷等領(lǐng)域。在冶金工業(yè)，莫來(lái)石可用于熱風(fēng)爐磚或窯具磚；在玻璃工業(yè)，莫來(lái)石可用在玻璃容器、給水器及玻璃窯的頂部等結構；在陶瓷領(lǐng)域，莫來(lái)石可用于高溫結構陶瓷；在燃氣工業(yè)，莫來(lái)石可用在油氣化設備及所有氣化車(chē)間煉焦爐、燃氣發(fā)生器中。莫來(lái)石磚可作為熔爐窯、鼓風(fēng)爐、以及連續澆鑄爐上部分內襯的主要組成。在日本， 利用熔渣制成的墊板被應用于窯爐內襯， 這種ZrO 2/AI2O 3/莫來(lái)石熔渣ZrO 2含3~6wt%， SiO 2<20wt%， 且具有優(yōu)良的抗腐蝕性和抗熱震性。

(2)莫來(lái)石涂層

許多陶瓷、金屬材料，長(cháng)期處于高溫、還原、氧化等環(huán)境中會(huì )發(fā)生損壞。這類(lèi)問(wèn)題可通過(guò)在材料表面涂一層在使用環(huán)境中能夠保持穩定的化合物涂層材料來(lái)解決。莫來(lái)石的化學(xué)性質(zhì)穩定性，抗腐蝕性好，優(yōu)異的性能使其廣泛應用在化合物涂層等方面。

(3)莫來(lái)石復合材料

  由于莫來(lái)石具有優(yōu)異的高溫力學(xué)性能、化學(xué)穩定性、抗蠕變性、抗熱震穩定性、熱膨脹系數低等，廣泛在高溫熱材料領(lǐng)域應用。但是莫來(lái)石沒(méi)有位錯滑移系統，當外加載荷超過(guò)一定限度時(shí)，內部會(huì )產(chǎn)生較多微裂紋消耗能量，使莫來(lái)石陶瓷發(fā)生災難性破壞，所以如何增韌莫來(lái)石材料成為近年來(lái)研究的熱點(diǎn)。國內外研究人員關(guān)于莫來(lái)石復合材料進(jìn)行了大量研究，并在莫來(lái)石增韌領(lǐng)域取得了一定的成果。莫來(lái)石復合材料包括莫來(lái)石基體、莫來(lái)石纖維等。莫來(lái)石復合材料可降低莫來(lái)石材料體系固有脆性， 提高其強度和韌性。經(jīng)過(guò)多年努力， 通過(guò)顆粒增強(SiC、ZrO 2) 或片狀來(lái)提高莫來(lái)石基復相材料的熱力學(xué)行為，并在莫來(lái)石增韌方面取得了一定的進(jìn)展。