氧化铝晶型及相变温度教学文稿

氧化铝晶型及相变温

度

Al2O3晶型转变

Al2O3晶型转变(trans for mation of Al2O3)

Al2O3各晶型之间发生的转变。Al2O3的晶型有：α、γ、η、δ、θ、k、x等。外界条件改变时，晶型会发生转变。在Al2O3这些变体中，只有α-Al2O3(刚玉)是稳定的，其它晶型都是不稳定的，加热时都将转变成α-Al2O3。因为α-Al2O3中的氧已是最紧密堆集。α-Al2O3密度为3.99g／cm3。

除刚玉外，常见的Al2O3晶型为γ-Al2O3。γ-Al2O3具有尖晶石型结构。但在其结构中，某些四面体的空隙没有被充填，因而γ-Al2O3的密度较刚玉小。γ-

Al2O3的密度为3.65g／cm3。各种Al(OH)3加热脱水时，约在450℃形成γ-

Al2O3。γ-Al2O3加热到较高温度转变为刚玉。但这种转变要在1000℃以上时，转化速度才比较大。

氧化铝的其它一些不稳定晶型也都是Al(OH)3加热脱水时，在不同条件下形成的。

ρ-Al2O3应为无定形态，但也有人认为它是介于无定形与晶态之间的过渡态。由于ρ-Al2O3是Al2O3各种形态中唯一在常温下能自发水化的形态，可以作为耐火材料浇注料的胶结剂，因此近年来受到了重视。

β-Al2O3(密度3.31g／cm3)不是纯Al2O3，不属于Al2O3一元系，其化学式为

Na2O•11Al2O3。由于β-Al2O3开始发现时忽视了Na2O的存在，而被误认为是Al2O3的一种变体，采用了β-Al2O3这一名称，并沿用至今。当刚玉处于高温、碱金属气氛下，即可转变成β-Al2O3。β-Al2O3在高温下也会逸出碱金属氧化物而转化为刚玉。

氧化铝含有元素铝和氧。若将铝矾土原料经过化学处理，除去硅、铁、钛等的氧化物而制得的产物是纯度很高的氧化铝原料，Al₂O₃含量一般在99%以上。矿相是由40%～76%的γ- Al₂O₃和24%～60%的α- Al₂O₃组成。γ- Al₂O₃于950～1200℃可转变为α- Al₂O₃（刚玉），同时发生显著的体积收缩。。

资料：刚玉粉硬度大可用作磨料，抛光粉，高温烧结的氧化铝，称人造刚玉或人造宝石，可制机械轴承或钟表中的钻石。氧化铝也用作高温耐火材料，制耐火砖、坩埚、瓷器、人造宝石等，氧化铝也是炼铝的原料。煅烧氢氧化铝可制得γ-Al₂O₃。γ-Al₂O₃具有强吸附力和催化活性，可做

吸附剂和催化剂。刚玉主要成分α-Al₂O₃。桶状或锥状的三方晶体。有玻璃光泽或金刚光泽。密度为3.9～4.1g/cm3，硬度9，熔点2000±15℃。不溶于水，也不溶于酸和碱。耐高温。无色透明者称白玉，含微量三价铬的显红色称红宝石；含二价铁、三价铁或四价钛的显蓝色称蓝宝石；含少量四氧化三铁的显暗灰色、暗黑色称刚玉粉。可用做精密仪器的轴承，钟表的钻石、砂轮、抛光剂、耐火材料和电的绝缘体。色彩艳丽的可做装饰用宝石。人造红宝石单晶可制激光器的材料。除天然矿产外，可用氢氧焰熔化氢氧化铝制取。

氧化铝化学式Al₂O₃，分子量101.96。矾土的主要成分。白色粉末。具有不同晶型，常见的是α-Al₂O₃和γ-Al₂O₃。自然界中的刚玉为α-

Al₂O₃，六方紧密堆积晶体，α-Al₂O₃的熔点2015±15℃，密度3.965g/cm3，硬度8.8，不溶于水、酸或碱。γ-Al₂O₃属立方紧密堆积晶体，不溶于水，但能溶于酸和碱。

α型氧化铝

在α型氧化铝的晶格中，氧离子为六方紧密堆积，Al3+对称地分布在氧离子围成的八面体配位中心，晶格能很大，故熔点、沸点很高．α型氧化铝不溶于水和酸，工业上也称铝氧，是制金属铝的基本原料；也用于制各种耐火砖、耐火坩埚、耐火管、耐高温实验仪器；还可作研磨剂、阻燃剂、填充料等；高纯的α型氧化铝还是生产人造刚玉、人造红宝石和蓝宝石的原料；还用于生产现代大规模集成电路的板基．γ型氧化铝

γ型氧化铝是氢氧化铝在140-150℃的低温环境下脱水制得，工业上也叫活性氧化铝、铝胶。其结构中氧离子近似为立方面心紧密堆积，Al3+不规则地分布在由氧离子围成的八面体和四面体空隙之中。γ型氧化铝不溶于水，能溶于强酸或强碱溶液，将它加热至1200℃就全部转化为α型氧化铝．γ型氧化铝是一种多孔性物质，每克的内表面积高达数百平方米，活性高吸附能力强。工业品常为无色或微带粉红的圆柱型颗粒，耐压性好．在石油炼制和石油化工中是常用的吸附剂、催化剂和催化剂载体；在工业上是变压器油、透平油的脱酸剂，还用于色层分析；在实验室是中性强干燥剂，其干燥能力不亚于五氧化二磷，使用后在175℃以下加热6-8h还能再生重复使用。

世界上用拜耳法生产的氧化铝要占到总产量的90%以上，氧化铝大部分用于制金属铝，用作其它用途的不到10%。