2001年2月6日
氧化铝(Al2O3.氧化铝是一种用途最广泛的难熔陶瓷氧化物，应用范围很广。
在自然界中，它以金刚砂、黄玉、紫水晶和翡翠中的刚玉以及红宝石和蓝宝石中的珍贵宝石的形式被发现，但它是从更丰富的矿石中，如铝土矿、冰晶石和粘土中被商业提取和提纯的。
刚玉以菱形晶体的形式存在，具有六角形结构。单元胞为边长5.2Å，平面角~55°的锐角菱形体。正是铝原子和氧原子在这种结构中的紧密堆积，导致了它良好的机械和热性能。
提取路线
提取和净化氧化铝最常见的工艺是“拜耳”工艺。这一过程的第一步是将铝土矿粉混合到氢氧化钠溶液中。通过在装有混合物的罐中施加蒸汽和压力，铝土矿慢慢溶解。释放的氧化铝与氢氧化钠反应生成铝酸钠。在罐中的内容物通过其他容器后，压力和温度降低，杂质被去除，铝酸钠溶液被放置在一个特殊的罐中，氧化铝沉淀出来。沉淀物从容器中取出，清洗，并在窑中加热，以赶走任何水。残渣是一种工业纯氧化铝。
使用的其他提取工艺包括用苏打热法处理铝土矿，以及通过氯化物或硫酸盐从偏高岭土中提取氢氧化铝。
这些工艺的氧化铝收率可达90%。
对于高级陶瓷用途，通过这些工艺生产的氧化铝需要进一步提纯。这通常是通过铵矾的重结晶来实现的。
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关键属性
下面的表格详细说明了不同纯度等级氧化铝的典型物理和机械性能
表1。氧化铝的典型物理性能
| 财产 |
价值 |
| 熔点(°C) |
2015±15 |
| 折射率 |
1.765 |
| 分子wt (g.mol－1） |
101.96 |
| ΔGf生成自由能(kJ.mol .－1） |
-1582.4 |
表2。典型的物理和机械性能的86%至99.9%氧化铝
| 财产 |
氧化铝年级 |
| 86％ |
94％ |
97.5% |
99.5% |
99.9% |
recry 99%。* |
伟人* * |
| 密度(.gcm－3） |
3．5 |
3．7 |
3.78 |
3.89 |
3．9 |
3．9 |
3.985 |
| 介电常数 |
8．5 |
9．2 |
9．5 |
|
9 - 10.1 |
9 - 10.1 |
7.5 - 10.5 |
绝缘强度
(kVmm－1） |
28 |
|
30 - 43 |
|
10 - 35 |
10 - 35 |
17 |
| 体积电阻率Ohm.cm |
> 1014 |
> 1014 |
> 1014 |
> 1014 |
> 1014 |
> 1014 |
> 1016 |
热导率
(Wm－1K－1） |
15 |
20. |
24 |
26 |
28-35 |
28-35 |
41.9 |
热膨胀系数
(20 - 1000°C x10－6K－1） |
7 |
7．6 |
8．1 |
8．3 |
8 |
8 |
5．8 |
比热
(JK－1公斤－1） |
920 |
900 |
|
850 |
|
|
753 |
| 抗压强度(MPa) |
1800 |
2000 |
1750 - 2500 |
|
2200 - 2600 |
2200 - 2600 |
2100 |
| 断裂模量(MPa) |
250 |
330 |
|
262 |
320 - 400 |
|
260 |
硬度
(维氏kgf.mm－2） |
|
|
1500 - 1600 |
|
1500 - 1650 |
1500 - 1650 |
2500 - 3000 |
* recrystallised
* *蓝宝石
应用程序
氧化铝陶瓷具有如此广泛的成分和性能，因此得到了广泛的应用。一些主要的应用领域可以按表3所示分组。
表3。氧化铝系列的应用实例
| %艾尔2O3. |
晶粒尺寸 |
孔隙度 |
应用领域 |
| > 99.6 |
细 |
关闭 |
电气工程、生物医学 |
| > 99.8 |
细 |
零 |
灯管,光 |
| > 99.6 * (recrystallised) |
媒介 |
关闭 |
高温使用 |
| 95 - 99.5 |
细 |
关闭 |
通用电气工程 |
| 80 - 95 |
细 |
关闭 |
低负荷电器(火花塞) |
| 90 - 99.6 |
很好/粗 |
开放 |
过滤介质 |
| 80 - 90 |
很好/粗 |
开放 |
磨料 |
高温和恶劣环境
氧化铝的高生成自由能使其在化学上稳定和耐火，因此它被用于含铅耐腐蚀性和高温环境。
耐磨损、耐腐蚀
氧化铝的高硬度赋予了零件的耐磨性能，因此它被用于各种场合，如管道和容器的耐磨衬里，泵的耐磨衬里水龙头密封，螺纹和导线等。
生物医学
高纯度氧化铝也被用作骨科植入物，特别是髋关节置换手术。
金属切削工具
氧化铝的高“热”硬度使得它被应用于金属切削(尽管在这种情况下，具有更高性能的氧化铝基复合材料更为常见)和磨料。
铣削媒体
氧化铝被用作研磨介质在广泛的粒度还原过程中。
微波组件
高介电常数加上低介电损耗，特别是在高频下，导致了许多微波应用，包括用于大功率器件和波导的窗口。
电绝缘材料
高体积电阻率和介电强度使氧化铝成为优良的电绝缘体，在电子领域作为基片和连接器，以及在低负荷应用，如汽车火花塞的绝缘体
第一作者:Lucideon
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