3.1　Al2O3-SiO2二元体系相图

Al2O3-SiO2二元相图是该体系耐火材料的基础，但至今还没有统一的认识。图3-1给出了一种具有代表性的Al2O3-SiO2相图。在该二元体系中仅存在一个二元化合物——莫来石，它是非化学计量型化合物，Al2O3含量波动于72%～78%，相当于化学式A3S2～A2S之间的化学组成，故可把莫来石相视为A3S2和A2S的固溶体，或A3S2与刚玉形成的固溶体（习惯上以A3S2表示）。莫来石的化学组成（按A3S2计算）为Al2O3：71.8%，SiO2：28.2%，熔点为1850℃。SiO2与莫来石之间有一低共熔点1595℃，组成为Al2O3：5.5%，SiO2：94.5%。莫来石和刚玉（α-Al2O3）间的低共熔点温度为1840℃。

图3-1　Al2O3-SiO2二元系统相平衡关系图

在SiO2-A3S2系统中，在1595～1700℃左右的温度范围内，液相线较陡，说明液相量增加速度较小；1700℃以上时，液相线较平，液相量随温度升高迅速增加。这一特征决定了黏土制品的荷重软化开始温度不太高，荷重软化温度范围宽的基本特性。在A3S2-刚玉系统中，Al2O3含量越高，刚玉量越多，液相形成温度越高，该系统的制品具有比黏土制品高得多的耐火性能。由此可见，在Al2O3-SiO2系统中，高温下的固、液相数量及其比例，共熔温度以及液相随温度升高的增长速度等因素决定着制品的高温性能。故可凭借理论上的分析来判断制品的耐火性能，这对于指导Al2O3-SiO2的生产、使用均具有重要意义。

Al2O3-SiO2系耐火材料除含有两种主要化学成分Al2O3和SiO2外，往往还含有5～6种杂质氧化物，常见的为TiO2、Fe2O3、CaO、MgO、R2O等。这些杂质氧化物均起熔剂作用，能够降低熔液的生成温度及其黏度，增大液相的生成量，提高熔液对固相的溶解速率和溶解数量。但各成分所起的作用强弱程度不同，随着材料中的化学成分的数量变化，其相组成也发生变化。