高鋁磚中主要礦相為莫來石和剛玉。莫來石(3A1203·2Si02)是A1203-Si02系統(tǒng)中唯一穩(wěn)定的化合物。其晶體結(jié)構(gòu)為斜方晶系，柱面角(110)∧(110)=89º3′，光學(xué)角2V=40º~50º，Ng=1.654，Nm=1.644，Np=1.642。研究結(jié)果表明，莫來石存在α-莫來石、β-莫來石和γ-莫來石三種變體。其中α-莫來石是由符合化學(xué)式3A1203·2Si02的含71.8％A1203和28.2％Si02(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的純材料組成，β-莫來石含有呈固溶體狀態(tài)存在的殘余氧化鋁，γ-莫來石則含有少量以固溶體狀態(tài)存在的Fe203和Ti02。這三種變體均可由人工方法制得，但在天然礦物中發(fā)現(xiàn)有β-莫來石和γ-莫來石。β-莫來石可含有78％A1203，由α型到β型，其晶格常數(shù)顯著變化；當(dāng)存在少量Fe203和(或)Ti02時，變?yōu)榱?gamma;型，晶格常數(shù)增大。

        剛玉(α-Al2O3)晶體結(jié)構(gòu)屬三方晶系，在它的結(jié)構(gòu)中O2-近似地呈六方最密堆積排列，Al3+填充在6個02-形成的八面體空隙中。因?yàn)锳l3+與O2-的數(shù)目不等(2:3)，所以只有2／3的八面體空隙被填充。剛玉的最簡單單位晶格是銳角菱面體，其邊長為0.513nm，平均角為56º16′。結(jié)構(gòu)中3個02-組成的面，形成了相鄰的2個八面體的公共面，因此這些3個02-面都連接了一對Al3+。

        高鋁磚的顯微結(jié)構(gòu)特征決定于制品中的結(jié)晶相及玻璃相的組成及其數(shù)量。

        一級高鋁磚的主晶相為柱狀或粒狀剛玉，質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)70％以上；少量莫來石，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％~20％。這說明結(jié)晶相之間的直接結(jié)合起主導(dǎo)作用。質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5％~10％的玻璃相雜亂地分布于其中。

         二級高鋁磚的顯微結(jié)構(gòu)特征是，結(jié)合率很高的莫來石晶體與晶體之間呈網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，玻璃相分布在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的空隙之中，因而其高溫強(qiáng)度高，抗蠕變性能好。高溫下盡管有少量的液相存在，但它只填充于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中。

        三級高鋁磚中，玻璃相的質(zhì)量分?jǐn)?shù)高達(dá)20％，莫來石晶體僅僅鑲嵌在玻璃相集合體中，玻璃相在很大程度上控制著形變作用。在低溫階段，起填充作用的結(jié)晶相有助于增加其強(qiáng)度。隨著溫度升高，玻璃相的流動性增加，莫來石的填充、增強(qiáng)作用顯著降低，變形速率明顯加快，高溫力學(xué)性能表現(xiàn)最差。