天然的斜鋯石(ZrO2)常呈不規則塊狀，黑色、褐色、黃色或無色。我國天然的斜鋯石礦體很少。工業上使用的ZrO2，屬化工原料，是由鋯英石(ZrO2·SiO2) 采用化學方法制得的白色或微黃色粉末。純的ZrO2在常壓下共有三種晶型：從低溫到高溫依次為單斜相、四方相和立方相。立方相氧化鋯為螢石結構，四方晶型相當于螢石型結構沿著c軸伸長而變形的晶體結構;而單斜晶型則可以看作四方晶型沿著β角偏轉一個角度而成的。在不同溫度范圍內可相互轉化。

 

穩定的ZrO2，依其穩定程度的不同，又有部分穩定的ZrO2和全穩定的ZrO2之分，由于全穩定的ZrO2的熱膨脹系數較大，其熱震穩定性不及部分穩定的好，故后者常用來做陶瓷和耐火材料的增韌材料。

 

雜質對莫來石耐火磚性能的影響及改善方法

莫來石質耐火材料中通常含有TiO2、Fe2O3、CaO、MgO、K2O和Na2O等雜質氧化物，天然原料生產的莫來石中的雜志含量要比人工合成原料高。這些雜質氧化物在莫來石中起溶劑作用，降低溶液的形成溫度和黏度，增大液相的生成量，提高溶液和對固相的溶解速度和溶解數量，但各雜質氧化物所起的作用強弱程度不同，其中以K2O和Na2O對液相形成溫度影響，K2O和Na2O分別使其無變量點溫度降低513~724℃，同時還起分解莫來石的作用，在這寫雜質氧化物中，TiO2的影響小，僅使無變量點溫度降低101~107℃.當TiO2含量較少時，除了部分固溶于莫來石中形成有限固溶體，促進莫來石生成和晶體發育長大外，還有部分在高溫下進入液相形成玻璃體。

 

高溫下Fe2O3在莫來石和剛玉有一定固溶度，形成有限固熔體。它在剛玉中的固溶度較在莫來石中的高，由于固溶體的形成，使莫來石和剛玉的晶格長大。Fe2O3對Al2O3-SiO2系材料的始熔溫度與系統中的Al2O3含量或者說與Al2O3/SiO2比值有關，當Al2O3/SiO2<2.55時，始熔溫度為1380℃，若Al2O3/SiO2>2.55時，始熔溫度提高到1460℃，并隨其Al2O3含量提高而逐漸提高。在還原氣氛下，Fe2O3被還原成FeO而脫溶進入玻璃相，并使系統的始熔溫度下降，分別下降至1240℃和1380℃。

 

總之，隨著莫來石磚中Al2O3含量的提高，其高溫性能提高；而溶劑量增多，高溫性能降低。據此，嚴格控制雜質氧化物含量，尤其K2O、Na2O和Fe2O3的含量，是獲得高性能高純莫來石磚的重要措施。在含有堿類成分熔渣或氣體環境中使用，對莫來石質耐火磚均具有嚴重的侵蝕作用。

 

鋯莫來石磚是以莫來石和氧化鋯為原料的熔鑄耐火制品。鋯莫來石熔鑄磚晶體結構致密，荷重軟化溫度高，熱穩定性好，常溫及高溫下機械強度高，耐磨性好，導熱性好，并且有良的抵抗侵蝕的能力。

 

以工業氧化鋁和鋯英石為原料，通過反應燒結制成的鋯莫來石磚，因反應和燒結同時進行，工藝過程控制比較困難。通常，在燒成時先在1450℃保溫，使其致密化，然后再升溫至1600℃進行反應，ZrSiO4在大于1535℃分解成ZrO2和SiO2，其中SiO2和Al2O3反應生成莫來石，由于ZrSiO4分解時有一部分液相出現，并且ZrSiO4的分解可使顆粒細化，增加比表面積，從而促進燒結。

 

研究表明，在鋯英石的加入量小于54.7％時，隨著鋯英石加入量的增加，燒結試樣的顯微結構由柱狀剛玉構成的網絡逐漸過渡到由柱狀莫來石構成的網絡結構。試樣的高溫抗折強度(1400。C)也隨氧化鋯含量的增加而增大，在氧化鋯含量為23.7％時出現一較大值，而后強度下降。鋯英石的加入有助于抗熱震性的提高。