氧化铝制品(aluminium oxide products)

以纯度大于99％的氧化铝(Al2O3)为原料，用高温陶瓷工艺方法或其它特殊工艺方法制成的氧化物耐火材料。主晶相为a—Al2O3(又名刚玉)，是氧化物耐火材料中用途最广泛、价格最低廉的一种。

性能氧化铝有多种同质异晶体，常见的有γ-Al2O3、β=Al2O3、a—Al2O33种。γ-Al2O3为低温型，真密度3．60g／cm3，1200℃以上开始转化为高温型a—Al2O3；β=Al2O3是一种含有碱金属的铝酸盐，真密度3．30～3．63g／cm3，当加热到1400～1500℃时开始分解，1600℃时转变为a—Al2O3；a—Al2O3是各种变体中最稳定的结晶形态，真密度3．94～4．01g／cm3。纯氧化铝熔点2050℃。制品耐火度2000℃，荷重软化温度1850℃；通常使用温度1800℃，极限使用温度1950℃。硬度大，莫氏硬度9，仅次于金刚石。具有良好的化学稳定性，高纯致密氧化铝制品能抗各种熔融金属(如铍、镍、铝、钒、锰、铁、钴等)的侵蚀；与各种硫化物、氯化物、砷化物及硫酸、盐酸、硝酸等不反应；对窜一氢氧化钠、玻璃、炉渣等的抗蚀能力强；但在高温下会与硅、碳、钛、锆、氧化钠、浓硫酸等反应。100℃热导率28．9W／(m•K)，且随温度升高而降低。20～1000℃平均线膨胀系数8．6×10-6／℃。热稳定性与制品微观结构、尺寸大小及形状有关，注浆成型致密氧化铝坩埚1700C至常温热震循环为4次，电熔刚玉砖为14次。机械强度高，耐压强度1500～5000MPa，抗折强度150～250MPa。电绝缘性好，常温电阻约为1015Ω•cm。随温度升高而降低，杂质对氧化铝电绝缘性有较明显的影响。

工艺氧化铝制品生产工艺包括：原料预处理、制粉、成型、煅烧等工序。(1)原料预处理。将Al2O3原料经1350～1600℃预烧，目的是使γ-Al2O3转变为稳定的a—Al2O3及减少制品的烧成收缩，防止开裂。(2)制粉。预处理过的原料经破碎后在球磨机或振动磨中磨细至90％以上的颗粒小于5mm，经酸洗除铁后，干燥，打粉。(3)成型。成型方法有：注浆法、机压法、挤压法、热压注法、等静压法和热压法。注浆法一般多采用中性泥浆浇注，pH值6～7，含水量20％～30％，小于2mm的细粉含量大于80％，最大粒径不得超过5mm，多用于成型坩埚、管子及其他中空制品。机压法是在细粉中加入一定比例的颗粒料(如烧结刚玉或电熔刚玉等)，并加入结合剂(如糊精、羧甲基纤维素、聚乙烯醇、磷酸等)，在金属模具内机压成型，压力一般为80～100MPa。挤压法是在细粉中加入结合剂，使泥料成塑性状态，通过挤压模具成型，可制得形状复杂，尺寸小的制品。热压注法是将粉料加石蜡制成蜡浆料，在热压铸机上成型，坯体埋在有氧化铝细粉的匣钵中脱蜡，除去石蜡等有机物质。氧化铝制品还可采用等静压、热压等方法制备。除热压注法及热压法外，其他方法成型的坯体均需在低于80℃的温度下进行干燥，使水分小于1．0％～1．5％。(4)烧成。制品的烧成温度为1600～1800℃，纯氧化铝制品烧成温度不得低于1800℃，加入促烧结剂(如TiO2)的制品烧成温度可降低至1600～1650℃。

用途氧化铝制品用途广泛，在冶金工业中用于制造熔炼各种高纯金属及高温合金的坩埚，高温炉内衬及保温材料(如氧化铝空心球砖及氧化铝纤维材料)、热电偶保护套管等(见彩图插页第21页)。机械工业中用于制造耐高温、耐磨零部件、模具、刀具等；电子工业中用于制造高温绝缘瓷件，电路基板、雷达天线罩、电火花塞等。透明氧化铝可用于制造高级灯管、微波整流罩。单晶氧化铝可用于制造激光元件、仪表轴承。医学中可作为生物工程材料，如人工关节等。