燒結(jié)鋯剛玉磚以鋯英石和氧化鋁為原料，ZrO2含量一般在20%以下。鋯英石和氧化鋁在1400〜1450℃發(fā)生下列固相反應(yīng)：

　　3Al2O3+2ZrSiO4→3Al2O3·2SiO2+2ZrO2

　　實現(xiàn)由莫來石和斜鋯石(含部分t-ZrO2)構(gòu)成的兩相均勻分布的顯微結(jié)構(gòu)。該不可逆反應(yīng)亦被稱為原位反應(yīng)。反應(yīng)開始溫度的實測值為1397℃;1400〜1425℃和1500℃。盛緒敏等的研究結(jié)果指出，該反應(yīng)開始溫度為1380℃，生成莫來石;溫度達(dá)1400〜1420℃，反應(yīng)完全的體積效應(yīng)為∆V+16.4%，即：

　　①生成物莫來石+t-ZrO2體積膨脹為∆V+13.87%;

　　②當(dāng)t-ZrO2→m-ZrO2相變時的終體積效應(yīng)為∆V+16.4%。

　　20世紀(jì)60年代，美國生產(chǎn)的原型燒結(jié)AZS制品，即依據(jù)ZrSiO4-Al2O3系反應(yīng)燒結(jié)原理。所用原料為鋯英石細(xì)粉、T-氧化鋁顆粒和煅燒氧化鋁細(xì)粉。借助于鋯英石和煅燒氧化鋁之間的反應(yīng)燒結(jié)而形成ZrO2-莫來石基質(zhì)，遂成3相材料。制品的ZrO2含量為19.5%、Al2O3為70.0%、SiO2為10.2%，表明原料很純且無其他添加物。依化學(xué)組成推算，鋯英石約占30%，與Al2O3反應(yīng)生成莫來石的體積效應(yīng)的理論值應(yīng)為∆V+9.3%。按Claussen的試驗估算為+3.4%。這是該產(chǎn)品強(qiáng)度偏低(14〜16MPa)和顯氣孔率較高(15%〜23%)的主要原因。

　　由于在反應(yīng)燒結(jié)過程中產(chǎn)生較大的收縮-膨脹效應(yīng)，導(dǎo)致坯體變形和裂紋，所得燒結(jié)材料只能當(dāng)做半成品-預(yù)合成鋯莫來石骨料用。將其破碎、成形和燒成，始得以莫來石和斜鋯石為主晶相(含少量玻璃相)的燒結(jié)AZS制品。若配以燒結(jié)(或電熔)剛玉，可得三相制品。

　　為了使反應(yīng)完全和玻璃相含量不超過5%,Al2O3與ZrSiO4的摩爾比應(yīng)不小于1.5。有時還加入一定量的高嶺土，加入的量應(yīng)該符合莫來石的組成。

　　燒結(jié)AZS磚的顯微結(jié)構(gòu)特征是細(xì)小的(10μm以下)斜鋯石微粒均勻地分散在主晶相莫來石和剛玉間，形成致密的結(jié)晶網(wǎng)絡(luò)，含玻璃相極少。它有一定量的氣孔(氣孔率小于20%)，但是沒有液相滲出現(xiàn)象。與電熔AZS磚相比，耐玻璃液侵蝕能力較差，但抗熱震性較好。