陶瓷材料氧化铝（Al2O3）的性能与应用

氧化铝是一种无机物，化学式Al2O3，是一种高硬度的化合物，熔点为2054℃，沸点为2980℃，在高温下可电离的离子晶体。常用于制造耐火材料，公司产品中的防腐涂料、耐磨涂料、绝缘涂料等均有使用。

#Al2O3具有多种晶体结构，根据文献得知Al2O3有12种晶型，最常见的是其中三种，分别是α- Al2O3、β- Al2O3、γ- Al2O3。其中结构不同性质也不同，在1300℃以上的高温时几乎完全转化为α-Al2O3。

1) α- Al2O3：是所有晶型的氧化铝中最稳定的物相，它的稳定性和它的晶体结构有着密切的关系，属三方柱状晶体，晶体结构中氧离子形成六方最紧密堆积，铝离子则在6个氧离子围成的八面体中心，晶格能很大，故熔点很高。

由于α- Al2O3具有熔点高，硬度大，耐化学腐蚀，优良的介电性，是氧化铝各种形态中最稳定的晶型。用α- Al2O3为原料制备的氧化铝陶瓷材料，其机械性能高温性能、介电性能及耐化学腐蚀性能都是非常优异的。

刚玉的矿物组成主要是α- Al2O3，纯度较高的刚玉呈白色，称为白刚玉；熔制时加入氧化铬，可制成红色的铬刚玉；加入氧化锆时可制成锆刚玉；刚玉中含有TiO2则称为钛刚玉。刚玉由于熔点高、硬度大是制造高级耐火材料以及高硬磨料磨具的优质原料(刚玉熔点为2050℃，莫氏硬度为9)

2) β- Al2O3：实际是一种含碱金属（或碱土金属）的铝酸盐（化学通式R2O·11 Al2O3或RO·6Al2O3） 。β- Al2O3是一种不稳定的化合物，加热时，会分解成R2O和α- Al2O3，R2O则挥发逸出，其分解温度取决于高温煅烧时的气氛和压力。在空气或氢气种1200℃便开始分解，超过1650℃则剧烈挥发。由于β- Al2O3的结构具有明显的离子导电能力和松弛极化现象，介质损耗大，电绝缘性能差，在制造无线电陶瓷时不允许β- Al2O3存在。一般用于耐火材料中作为耐火材料的粘结剂使用。

其水化物三水铝石及勃姆石凝胶可起到胶结和硬化作用，这也就是β-Al2O3作为结合剂的基本原理。

3) γ- Al2O3：是氧化铝的低温形态，由制备工业氧化铝的中间产物--氢氧化铝经锻烧而得。其结构疏松，易于吸水，且能被酸碱溶解，性能不稳定，不适于直接用来生产氧化铝陶瓷。 通过采用适当的添加剂对γ- Al2O3进行高温锻烧，使γ- Al2O3不可逆转的变为 (950~ 1500C) α- Al2O3。

二、 氧化铝陶瓷的性能与应用

(1)机械强度高。Al2O3瓷烧结产品的抗弯强度可达250MPa,热压产品可达500MPa。 Al2O3成分愈纯，强度愈高。强度在高温下可维持到900℃。利用其机械强度，可以制成装置瓷和其他机械构件。

(2)电阻率高，电绝缘性能好。常温电阻率1015Ω·cm，绝缘强度15kV/mm。利用其绝缘性和强度，可以制成基板、管座火花塞、电路管壳等。

(3)硬度高。莫氏硬度为9，加上优良的抗磨损性，广泛用以制造刀具、磨轮、磨料、拉丝模、挤压模、轴承等。

(4)熔点高，抗腐蚀。熔点2050C，能较好地抗Be、Sr、Ni、Al、V、Ta、Mn、Fe、Co等熔融金属的侵蚀。对NaOH、玻璃、炉渣的侵蚀也有很高的抵抗能力。因此可用作耐火材料、炉管、玻璃拉丝坩埚、热电偶保护套等.

5)化学稳定性优良。许多复合的硫化物、磷化物、氯化物、氧化物等，以及硫酸、盐酸、硝酸、氢氟酸均不与Al2O3作用。因此Al2O3可以制成堆塌、人体关节、人工骨、羟基磷灰石涂层多晶氧化铝陶瓷人工牙齿等

6)光学特性。可以制成透光材料 (透光Al2O3瓷)，用以制造钠蒸汽灯管、微波整流罩、红外窗口、激光振荡元件等。