研究表明，在含有刚玉和莫来石的复合材料中β－锂辉石（Li2O·Al2O3·4SiO2，以下简称C）是最有前景的添加剂。添加锂辉石的复合材料不仅能良好烧结，而且其抗热震性能也相当高。这是由于熔融后的锂辉石对难熔成分颗粒具有较好的润湿性，保证复合材料具有最好的均匀性。由于莫来石的热膨胀系数低于刚玉的热膨胀系数，亚美尼亚的研究人员研究了锂辉石对莫来石刚玉复合材料的烧结性及其他主要性能的影响。
    试验所用原料：刚玉（α－Al2O3，简称A）、莫来石（M）与锂辉石。由于和锂辉石相比，稳定的钛酸铝（Al2TiO5·0.5SiO2·0.05Li2O＋3.8%C＋6.6M，简称T）具有较高的熔化温度（~1 860 ℃）和低的线膨胀系数（~－2.0·10－6K－1），因此，在试验过程中将钛酸铝与β－锂辉石一起作为添加剂使用。钛酸铝与锂辉石细粉（1~2μm）按1:1的比例配比，后放入行星式研磨机内湿法研磨1 h，混合粉干燥后制成φ20 mm×10 mm试样，将试样放入刚玉坩埚内经1 550 ℃ 2 h热处理，这样，锂辉石熔化后与钛酸铝反应生成均质的熔融物。为了得到锂辉石的结晶体，所得混合物按如下制度进行冷却：1 550~1 300 ℃冷却速率 3 ℃·min－1，1 300 ℃时保温30 min，1 300~1 100 ℃冷却速率 5 ℃·min－1，中间分别在1 250、1 200和1 100 ℃时保温30 min。熔融物硬化后从坩埚中取出，，其体积密度为2.354 g·cm－3，气孔率为18.2%，20~700 ℃温度范围内的线膨胀系数－1.4·10－6K－1。1 100 ℃时熔融物的稳定度（Al2TiO5/TiO2）随着保温时间的延长而下降（50 h后为1.69，100 h后为0.19）。A-M-C、A-M-T-C-T系中复合材料的烧结性见表1。
表1 A-M-T-C-T系中复合材料的烧结性

    从表1中看出，合成材料在高温下都能得到很好烧结，但是大部分的气孔率较高。在烧成条件下熔化后的锂辉石可提高试样的烧结性能，堵塞表面气孔，部分试样的气孔率不超过12%。烧结试样的高温线膨胀系数在（4.37~5.83）×10-6 K-1之间。虽然试样的线膨胀系数较高，但是其抗热震性相当高。X射线衍射分析表明，在A-M-C和A-M-C-T体系内各组分之间没有发生化学反应。
    根据分析结果可以认为，复合材料中的β－锂辉石和经氧化硅、氧化锂、锂辉石、莫来石稳定的钛酸铝在1 400~1 550℃的烧成过程中与α－Al2O3及莫来石不会发生反应，也不会与耐火材料本体发生反应。这些添加剂可以显著降低耐火材料本体的烧结温度，但是如果高温下保温时间过长，不能得到无气孔的试样，使试样丧失微裂纹。
    由于复合材料中各组分之间没有发生化学反应，其高温线膨胀系数很好地服从于相和性的简单规则，有复合材料中不同比例组分的高温线膨胀系数的总值来表示。A-M-C和A-M-C-T体系中复合材料的机械性能较高，但是，由于试样气孔率和裂纹结构的不同其再现性不好。材料的电性能和介电性相当高。复合材料的抗热震性不受试样组成、气孔率和机械性能的影响，可经受1 300 ℃~水冷十几次的循环，如果试样经过最佳的成型和烧成处理，其抗热震性可能会更高。（编译自俄刊《耐火材料与工程陶瓷》2010，№10）