高純氧化鋁空心球制品的基質(zhì)部分主要組成為剛玉，剛玉的熱膨脹系數(shù)較大，這是導(dǎo)致該材料熱震穩(wěn)定性差的主要原因之一。通過引入熱膨脹系數(shù)較小的第二相來構(gòu)成符合材料，利用兩者之間膨脹系數(shù)失配造成的微裂紋，改善耐火材料的抗熱沖擊性能，從而有效的提高試樣的抗熱震性能。高溫氧化鋁空心球制品的基質(zhì)部分組成為燒結(jié)氧化鋁，而燒結(jié)氧化鋁的平均線膨脹系數(shù)較大，從而導(dǎo)致該制品的熱震穩(wěn)定性差，通過在基質(zhì)中引入適量的氧化鎂，使其在燒制過程中原位反應(yīng)生成平均線膨脹系數(shù)較小的第二相--鎂鋁尖晶石的線膨脹系數(shù)為7.6×10-6℃-1，小于氧化鋁的線膨脹系數(shù)8.8×10-6℃-1，兩者之間的膨脹系數(shù)失配會(huì)造成微裂紋，可有效地緩沖吸收溫度波動(dòng)產(chǎn)生的熱應(yīng)力，從而提高試樣的抗熱震性能。
    另一個(gè)影響氧化鋁空心球制品抗熱震性差的原因是結(jié)構(gòu)的致密程度。而含有氧化鎂的氧化鋁空心球隔熱材料中，基質(zhì)要發(fā)生尖晶石化反應(yīng)，產(chǎn)生體積膨脹，這個(gè)結(jié)論可以明顯的從反應(yīng)物和生成物的摩爾體積的研究中看出來。上式中氧化鎂的摩爾體積為11.26cm3/mol，氧化鋁的摩爾反應(yīng)體積增加了2.71cm3，相當(dāng)于在固態(tài)反應(yīng)期間體積膨脹了7.35%。但是這個(gè)7.35%的膨脹率僅是理論上存在的，他指由全致密的氧化鎂（3.58g/cm3）和全致密的氧化鋁（3.99g/cm3）反應(yīng)生成全致密的尖晶石（3.60g/cm3）所產(chǎn)生的膨脹率。但若氧化鎂和氧化鋁以微粉形式參加反應(yīng)而不是以塊狀形式參加反應(yīng)，則固相反應(yīng)所產(chǎn)生的膨脹率要比理論計(jì)算的7.35%要大的多，資料記載最大體積膨脹達(dá)到20.7%，幾乎是理論值的3倍。
    由于這種膨脹反應(yīng)的存在，造成材料結(jié)構(gòu)疏松形成諸多微裂紋。同時(shí)，也使得材料的燒成線變化隨著氧化鎂含量的增多而變大，而材料的體積密度、常溫耐壓強(qiáng)度卻隨著氧化鎂含量增加而降低。試樣不含氧化鎂時(shí)，材料燒結(jié)的較為致密，斷口多處為傳球斷裂，強(qiáng)度較高；而氧化鎂含量為5%的試樣結(jié)構(gòu)較為疏松，斷口處多為沿球斷裂，強(qiáng)度較低。
    氧化鎂含量為0%時(shí)，材料中空心球骨料和基質(zhì)部分結(jié)合十分緊密，很少有孔隙存在，而氧化鎂含量為5%的材料中空心球骨料和基質(zhì)結(jié)合不是很緊密，空心球骨料與空心球骨料、基質(zhì)與空心球骨料之間有大量的小孔隙存在，而正是這些孔隙在材料急冷急熱產(chǎn)生熱應(yīng)力時(shí)起到了緩沖的作用，使得材料的抗熱震性能有所提高。
    當(dāng)氧化鎂的含量超過一定數(shù)量時(shí)，氧化鎂和氧化鋁之間的膨脹反應(yīng)過度，結(jié)構(gòu)的疏松對(duì)材料強(qiáng)度的直接破壞作用大于抗熱震時(shí)的貢獻(xiàn)作用，此時(shí)反而起到負(fù)面作用。因此，在氧化鋁空心球隔熱材料的基質(zhì)部分中加入適量的氧化鎂成份，形成一定量的鎂鋁尖晶石相，提高了材料的抗熱震性能。
    高溫型氧化鋁空心球制品荷重軟化溫度沒有降低，高溫體積穩(wěn)定性均較好，且導(dǎo)熱系數(shù)降低了22-25%，更利于窯爐的保溫節(jié)能，降低能源損耗。