向莫来石基质中引入ZrO2，可以制备出强度高、韧性好及抗热震性和耐侵蚀性优异的ZrO2-莫来石复合材料。为了降低复合材料的制备成本，东北大学的研究人员以粉煤灰、锆英石和氧化铝为原料，采用反应烧结法进行ZrO2-莫来石复合材料的合成研究，分析材料的生成过程，并测定其线收缩率、密度、吸水率、常温耐压强度及抗热震性。
    以粉煤灰(w（Al2O3）＝41.20％、w（SiO2）＝48.49％，粒度≤74 μm)、锆英石(w（ZrO2）＝66.75％、w（SiO2）＝32.34％，粒度≤44 μm)和氧化铝(粒度≤44 μm，w（Al2O3）＝99.90%)为原料。其中，粉煤灰原料的主晶相为莫来石，次晶相为石英和刚玉。
    根据原料的化学组成以及反应:ZrSiO4(s)+5SiO2(s)+9Al2O3(s)=ZrO2(s)+3(3Al2O3•2SiO2)(s)可计算出锆英石、粉煤灰和氧化铝的质量配料比例为29︰100︰106。按此比例称取原料，于球磨罐中干混18 h后，以200 MPa的压力压制成Φ50 mm×20 mm的试样，在120 ℃下充分干燥后置于电阻炉恒温区内，升温至1 400、1 500和1 600 ℃，恒温4 h后分别自然冷却至室温。利用XRD分析合成试样的相组成，利用扫描电镜观察其显微结构，并通过线收缩率、体积密度、吸水率、常温耐压强度及抗热震性来表征合成试样的性能。
    试验结果表明：（1）以粉煤灰、锆英石和氧化铝为原料，通过反应烧结法，在1 500～1 600 ℃下烧结4 h可以合成出ZrO2-莫来石复合材料。（2）在1 600 ℃下烧结4 h合成材料的结构十分致密，材料中ZrO2多以粒状形式存在，其平均粒径约为5～10 μm，且较均匀地分布于莫来石基质中。（3）提高温度有利于ZrO2-莫来石复合材料的合成及烧结，在1 600 ℃下烧结4 h，合成材料具有高的常温耐压强度、良好的烧结性和抗热震性。4)ZrO2-莫来石复合材料的生成过程包括锆英石的分解及SiO2与Al2O3的莫来石化过程。
（摘编自《东北大学学报(自然科学版)》2010，№6）