莫來石是Al2O3和SiO2組成的二元固溶體化合物，是二元相圖中最穩定的化合物。圖1為Al2O3-SiO2的二元相圖，經過對莫來石化學成分的研究，發現其成分不僅僅為3Al2O3·2SiO2一種結構，根據其通式Al2(Al2+2xSi2-2x)O10-x可知，隨x值的改變莫來石組分會相應發生變化，形成富矽或富鋁的莫來石。圖2為莫來石晶體結構示意圖，可見，沿c軸方向由AlO6八面體共邊組成，同時與SiO4四面體和AlO4四面體共頂交聯，因此，沿c軸方向莫來石晶體的生長速率較快，在沒收到什麼外部阻力的情況下，易發生明顯的異向生長。莫來石具有抗熱震性能好、高溫蠕變小、高溫性能損失小，化學性質穩定等優良性質。
圖1氧化鋁和二氧化矽的二元相圖
圖2莫來石晶體結構示意圖
1、莫來石的燒結性
由於莫來石晶格中Al3+和Si4+的互擴散速率小，因此以莫來石粉為原料，採用電熔法和燒結法得到的莫來石燒結性很差。為獲得性能優良的莫來石，其煅燒溫度約1700℃，如此高的燒成溫度使生產成本大大增加，因此人們紛紛通過細化加入的原料或引入燒結助劑這兩種方式來降低其燒成溫度，但通過細化原料的方式來提高其燒結性能有限，於是主要引入燒結助劑(TiO2、Y2O3、MnO等)，通過置換莫來石固溶體中的Al3+造成莫來石晶體發生晶格畸變，活化晶格或形成低溫液相的方式來提高擴散係數，降低莫來石的燒結溫度。
2、莫來石的應用
莫來石是一種性能優良的耐火原料。除此之外，莫來石還是一種高溫結構材料，在其他行業也廣泛應用。
(1)莫來石耐火材料
莫來石作為一種性能優異的耐火材料，具有熔點高、高溫強度大、熱膨脹係數低、抗熱震性優良等，使其成為許多工業領域的耐火材料。作為骨料的莫來石，被廣泛應用於冶金、玻璃、陶瓷等領域。在冶金工業，莫來石可用於熱風爐磚或窯具磚;在玻璃工業，莫來石可用在玻璃容器、給水器及玻璃窯的頂部等結構;在陶瓷領域，莫來石可用於高溫結構陶瓷;在燃氣工業，莫來石可用在油氣化設備及所有氣化車間煉焦爐、燃氣發生器中。莫來石磚可作為熔爐窯、鼓風爐、以及連續澆鑄爐上部分內襯的主要組成。在日本，利用熔渣製成的墊板被應用於窯爐內襯，這種ZrO2/Al2O3/莫來石熔渣ZrO2含3~6wt%，SiO2<20wt%，且具有優良的抗腐蝕性和抗熱震性。
(2)莫來石塗層
許多陶瓷、金屬材料，長期處於高溫、還原、氧化等環境中會發生損壞。這類問題可通過在材料表面塗一層在使用環境中能夠保持穩定的化合物塗層材料來解決。莫來石的化學性質穩定性，抗腐蝕性好，優異的性能使其廣泛應用在化合物塗層等方面。
(3)莫來石複合材料
由於莫來石具有優異的高溫力學性能、化學穩定性、抗蠕變性、抗熱震穩定性、熱膨脹係數低等，廣泛在高溫熱材料領域應用。但是莫來石沒有位錯滑移系統，當外加載荷超過一定限度時，內部會產生較多微裂紋消耗能量，使莫來石陶瓷發生災難性破壞，所以如何增韌莫來石材料成為近年來研究的熱點。國內外研究人員關於莫來石複合材料進行了大量研究，並在莫來石增韌領域取得了一定的成果。莫來石複合材料包括莫來石基體、莫來石纖維等。莫來石複合材料可降低莫來石材料體系固有脆性，提高其強度和韌性。經過多年努力，通過顆粒增強(SiC、ZrO2)或片狀來提高莫來石基復相材料的熱力學行為，並在莫來石增韌方面取得了一定的進展。