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棕刚玉的物理结构有必要对棕刚玉的结构作一简单的了解，这样可以避免发生不测的质量问题。棕刚玉的显微镜检查表明，它是由α-氧化铝晶粒构成的，被少量的玻璃状熔渣(见图2)粘在一起。满足典型的技术条件的棕刚玉，由95%以上的α-氧化铝晶体构成，是由含Ti2O3的Al2O3固溶体组成的。玻璃状熔渣绝大部分由二氧化硅、二氧化钛组成，还有电弧炉中存在的其他微量氧化物。这些氧化物构成了玻璃相，它在α-氧化铝晶粒的晶体结构中只有较低的溶解度。玻璃状熔渣的多少，及其与α-氧化铝晶粒间杂质的分布是影响棕刚玉性能的主要因素。
α-氧化铝赋予棕刚玉材料以硬度和高的熔点，同时玻璃相和杂质的存在则赋予棕刚玉以韧性或抗破碎性。对满足典型技术条件要求的棕刚玉，玻璃相中的二氧化硅和二氧化钛的混合比例，理论上近于1：1，相中的二氧化硅太多，则过量的二氧化硅则不能保留在玻璃相中，而是与一部分氧化铝反应生成莫来石(2SiO2(3Al2O3))，这将会降低棕刚玉的韧性。
另一方面，如果棕刚玉中有过量的氧化钛(TiO2)，则不能保留在玻璃相中，而是与氧化铝反应生成钛酸铝(TiO2(Al2O3))。钛酸铝是在α-氧化铝晶粒和玻璃相界面上的第三相，会造成α-氧化铝晶粒间玻璃相的弱化。三相之间的热膨胀系数的差异也会在加热过程中引起晶粒间的裂纹。
棕刚玉中的二氧化硅绝大部分是在玻璃相中发现的。典型的棕刚玉技术条件可接受的TiO2 ：SiO2的比值依次为2.5：1到6：1。二氧化钛大多作为α-氧化铝晶粒的固溶体存在。在炉内的还原过程中，一部分TiO2被还原成钛的亚氧化物(Ti2O3)。必须十分关注二氧化钛和二氧化铝熔化混合物中的比例，使其保持在能生成符合技术条件的棕刚玉。同时，不能使棕刚玉中的TiO2过还原。固溶的Ti2O3的量对棕刚玉的煅烧颜色和韧性是非常重要的。
