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氧化鋁

在廣義上，很多人認(rèn)為氧化鋁是鋁的氧化物與鋁的氫氧化物等的統(tǒng)稱，是由鋁、氧和氫組成的一類化合物。

但嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，氧化鋁，即三氧化二鋁，化學(xué)式為Al₂O₃，是地殼內(nèi)含量?jī)H次于二氧化硅的氧化物，廣泛存在于長(zhǎng)石、云母等礦物之中。工業(yè)上常常用天然礦物原料——鋁土礦進(jìn)行提煉，以獲得氧化鋁。

來(lái)源：重慶任丙科技

氧化鋁晶體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，有許多同素異構(gòu)體，可分為α、β、γ、δ、ε、ζ、η、θ、κ、λ、ρ、χ等十幾種晶型，α-Al₂O₃是穩(wěn)定相，其余晶型為過(guò)渡相，在1200℃都會(huì)向α相轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換過(guò)程包括化學(xué)鍵的斷裂和組合，屬于晶格重組，需要非常大的能量，是一個(gè)不可逆的過(guò)程。α-Al₂O₃、γ-Al₂O₃已廣泛應(yīng)用于工業(yè)。

α-Al₂O₃俗稱剛玉，屬于三方晶系，密度為3.96～4.01g/cm³，是一種化學(xué)性能非常穩(wěn)定的無(wú)機(jī)非金屬材料，硬度高（莫氏硬度9），熔點(diǎn)高（2050℃），強(qiáng)度高，耐磨性好，耐腐蝕性好，電阻率高。所以α-Al2O3微粉在耐火材料、特種陶瓷、研磨材料、化工、電子等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。

γ-Al₂O₃屬于鋁離子不足的缺陷型尖晶石結(jié)構(gòu)，屬于活性氧化鋁，在氧化鋁家族中應(yīng)用較為廣泛，在吸附和催化劑及其載體領(lǐng)域發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。

剛玉

剛玉是寶石礦物名稱，是自然界天然存在的α-Al₂O₃晶體，純剛玉無(wú)色，無(wú)瑕疵，但相當(dāng)稀少。天然剛玉一般含微量Fe、Ti、Cr、Ni等，從而呈現(xiàn)黑色、深藍(lán)色、藍(lán)灰色、黃灰色、褐色、棕色等不同的顏色。

剛玉在用途上可分為寶石級(jí)剛玉和工業(yè)用剛玉。工業(yè)用剛玉主要用作高級(jí)研磨材料領(lǐng)域，可制成剛玉砂輪、研磨盤、研磨紙及研磨粉。用于金屬制品的磨光和加工制造，可作精密儀器快速轉(zhuǎn)動(dòng)部分的軸承，超細(xì)粒剛玉粉廣泛用于磨修精密儀器的光學(xué)玻璃。

因天然剛玉產(chǎn)量供不應(yīng)求，工業(yè)上便出現(xiàn)了人造剛玉。十九世紀(jì)末，Nroton公司成功研制棕剛玉，之后其種類也隨之增加。這些剛玉產(chǎn)品的主要區(qū)別在于氧化鋁的含量的不同，及其制造工藝的不同。

棕剛玉

來(lái)源：山東英格瓷四砂泰山磨料有限公司

棕剛玉中的主相是Al₂O₃（94.5%~97%），雜相為SiO₂、CaO、Fe₂O₃、MgO等，呈棕褐色。具有高硬度和較高的韌性，并且成本低廉，是磨削領(lǐng)域最常用的磨料之一，常用作普通鋼材的磨削加工。

生產(chǎn)棕剛玉工藝流程：以鋁礬土、碳素和鐵屑為原料，通過(guò)配比計(jì)算之后將相應(yīng)比例的原料填入電弧爐中進(jìn)行熔化和熔煉，初步還原雜質(zhì)氧化物，其中還原得到的雜質(zhì)合金由于密度差異與剛玉熔體發(fā)生分離。之后繼續(xù)進(jìn)行精煉，使雜質(zhì)氧化物得到充分的還原，進(jìn)一步提高純度，得到成分符合要求的剛玉熔體。然后將熔體倒入接包，自然冷卻得到剛玉熔塊。

白剛玉

來(lái)源：山東英格瓷四砂泰山磨料有限公司

白剛玉（WA）以氧化鋁粉為原料熔融結(jié)晶而成，與棕剛玉相比，在生產(chǎn)中對(duì)電弧爐的絕熱性能和透氣性能要求更高，其色澤潔白純度高，但晶體中存在殘余氣孔，質(zhì)硬而脆，磨削時(shí)磨粒易破裂，但發(fā)熱小，適用于磨削淬火鋼、高碳鋼等。

微晶剛玉

微晶剛玉（MA）的冶煉過(guò)程與棕剛玉大致相同，但是需要將熔液通過(guò)流放措施進(jìn)行急冷，得到的磨料顆粒由許多粒徑在300μm以下的微小晶粒組成。由于具有更優(yōu)的韌性、自銳性和更高的強(qiáng)度，適用于碳素鋼、不銹鋼等的磨削加工。

鋯剛玉

鋯剛玉（ZA）以礬土或氧化鋁粉和鋯英石為原料，在電弧爐中熔煉而成，其中ZrO₂占25%~45%，與其它種類磨料相比，韌性表現(xiàn)優(yōu)異，可用于重負(fù)荷與精密磨削。

鉻剛玉

來(lái)源：山東英格瓷四砂泰山磨料有限公司

鉻剛玉（PA）是在熔煉白剛玉時(shí)加入氧化鉻而制得的，其色紫紅或玫瑰紅，韌性及制得磨具的耐用度高于白剛玉，可用于精密量具、儀表零件等精細(xì)工件的加工。

鐠釹剛玉

鐠釹剛玉（NA）是用氧化鋁粉、氧化鐠、氧化釹混合物在電弧爐中熔煉冷卻結(jié)晶得到的，含有少量稀土氧化物，韌性高于白剛玉，主要用于不銹鋼、高速鋼、球磨鑄鐵等的磨削。

黑剛玉

黑剛玉（BA）又名人造金剛砂，由鐵礬土與焦炭混合燒結(jié)而成，含有氧化鐵與少量雜質(zhì)，價(jià)廉但硬度低、切削性能差。

藍(lán)寶石和紅寶石

來(lái)源：pexels

藍(lán)寶石與紅寶石實(shí)際上就是摻雜了少量不同氧化物的優(yōu)質(zhì)剛玉，紅寶石是紅色系列透明的寶石級(jí)剛玉晶體，藍(lán)寶石則是除紅色以外各種顏色透明的寶石級(jí)剛玉晶體，注意，藍(lán)寶石不僅僅是藍(lán)色。

除了用作寶石，憑借優(yōu)異的物理、化學(xué)及光學(xué)性能，藍(lán)寶石在固體激光、紅外窗口、半導(dǎo)體芯片的襯底片、醫(yī)療等尖端技術(shù)中得到了廣泛應(yīng)用。

小結(jié)

氧化鋁，即三氧化二鋁，化學(xué)式為Al₂O₃，它有很多晶型變化，常見(jiàn)的有α-Al₂O₃、γ-Al₂O₃等。

剛玉是寶石礦物名稱，是自然界天然存在的α-Al₂O₃晶體，因天然剛玉產(chǎn)量供不應(yīng)求, 工業(yè)上便出現(xiàn)了人造剛玉，分為單晶剛玉和多晶剛玉。

藍(lán)寶石與紅寶石是摻雜了少量不同氧化物而呈現(xiàn)不同顏色的α-Al₂O₃單晶，也是一種優(yōu)質(zhì)單晶剛玉。

（中國(guó)粉體網(wǎng)/山川）

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