3.1　Al2O3-SiO2二元體系相圖

Al2O3-SiO2二元相圖是該體系耐火材料的基礎(chǔ)，但至今還沒有統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)。圖3-1給出了一種具有代表性的Al2O3-SiO2相圖。在該二元體系中僅存在一個(gè)二元化合物——莫來石，它是非化學(xué)計(jì)量型化合物，Al2O3含量波動(dòng)于72%～78%，相當(dāng)于化學(xué)式A3S2～A2S之間的化學(xué)組成，故可把莫來石相視為A3S2和A2S的固溶體，或A3S2與剛玉形成的固溶體（習(xí)慣上以A3S2表示）。莫來石的化學(xué)組成（按A3S2計(jì)算）為Al2O3：71.8%，SiO2：28.2%，熔點(diǎn)為1850℃。SiO2與莫來石之間有一低共熔點(diǎn)1595℃，組成為Al2O3：5.5%，SiO2：94.5%。莫來石和剛玉（α-Al2O3）間的低共熔點(diǎn)溫度為1840℃。

圖3-1　Al2O3-SiO2二元系統(tǒng)相平衡關(guān)系圖

在SiO2-A3S2系統(tǒng)中，在1595～1700℃左右的溫度范圍內(nèi)，液相線較陡，說明液相量增加速度較小；1700℃以上時(shí)，液相線較平，液相量隨溫度升高迅速增加。這一特征決定了黏土制品的荷重軟化開始溫度不太高，荷重軟化溫度范圍寬的基本特性。在A3S2-剛玉系統(tǒng)中，Al2O3含量越高，剛玉量越多，液相形成溫度越高，該系統(tǒng)的制品具有比黏土制品高得多的耐火性能。由此可見，在Al2O3-SiO2系統(tǒng)中，高溫下的固、液相數(shù)量及其比例，共熔溫度以及液相隨溫度升高的增長速度等因素決定著制品的高溫性能。故可憑借理論上的分析來判斷制品的耐火性能，這對于指導(dǎo)Al2O3-SiO2的生產(chǎn)、使用均具有重要意義。

Al2O3-SiO2系耐火材料除含有兩種主要化學(xué)成分Al2O3和SiO2外，往往還含有5～6種雜質(zhì)氧化物，常見的為TiO2、Fe2O3、CaO、MgO、R2O等。這些雜質(zhì)氧化物均起熔劑作用，能夠降低熔液的生成溫度及其黏度，增大液相的生成量，提高熔液對固相的溶解速率和溶解數(shù)量。但各成分所起的作用強(qiáng)弱程度不同，隨著材料中的化學(xué)成分的數(shù)量變化，其相組成也發(fā)生變化。