燒結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℃發生下列固相反應：

　　3Al2O3+2ZrSiO4→3Al2O3·2SiO2+2ZrO2

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

　　①生成物莫來石+t-ZrO2體積膨脹為∆V+13.87%;

　　②當t-ZrO2→m-ZrO2相變時的終體積效應為∆V+16.4%。

　　20世紀60年代，美國生產的原型燒結AZS制品，即依據ZrSiO4-Al2O3系反應燒結原理。所用原料為鋯英石細粉、T-氧化鋁顆粒和煅燒氧化鋁細粉。借助于鋯英石和煅燒氧化鋁之間的反應燒結而形成ZrO2-莫來石基質，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。依化學組成推算，鋯英石約占30%，與Al2O3反應生成莫來石的體積效應的理論值應為∆V+9.3%。按Claussen的試驗估算為+3.4%。這是該產品強度偏低(14〜16MPa)和顯氣孔率較高(15%〜23%)的主要原因。

　　由于在反應燒結過程中產生較大的收縮-膨脹效應，導致坯體變形和裂紋，所得燒結材料只能當做半成品-預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AZS制品。若配以燒結(或電熔)剛玉，可得三相制品。

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

　　燒結AZS磚的顯微結構特征是細小的(10μm以下)斜鋯石微粒均勻地分散在主晶相莫來石和剛玉間，形成致密的結晶網絡，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。