特陶之家tetaohome概要：剛玉，礦物學(xué)名稱。剛玉Al2O3的同質(zhì)異像主要有三種變體，分別為α-Al2O3、β-Al2O3、γ-Al2O3。剛玉硬度僅次于金剛石，莫氏硬度9。
知識(shí)點(diǎn)名稱：剛玉
關(guān)鍵詞：Al2O3,Corundum,礦物
相關(guān)概念和介紹：
剛玉，名稱源于印度，系礦物學(xué)名稱。剛玉是一種由氧化鋁（Al2O3）的結(jié)晶形成的寶石。摻有金屬鉻的剛玉顏色鮮紅，一般稱之為紅寶石；而藍(lán)色或沒有色的剛玉，普遍都會(huì)被歸入藍(lán)寶石的類別。緬甸、斯里蘭卡、泰國、越南、柬埔寨是世界上優(yōu)質(zhì)紅寶石、藍(lán)寶石最重要的供應(yīng)國。其他產(chǎn)出國還有中國、澳大利亞、美國、坦桑尼亞等。
剛玉主要用于高級(jí)研磨材料，相對(duì)比鉆石更低廉的價(jià)錢，它成為了砂紙及研磨工具的好材料。手表和精密機(jī)械的軸承材料。作為激光發(fā)射材料的紅寶石系人造晶體。紅寶石和藍(lán)寶石都屬于剛玉礦物，除星光效應(yīng)外，只有半透明-透明且色彩鮮艷的剛玉才能做寶石。
剛玉Al2O3的同質(zhì)異像主要有三種變體，分別為α-Al2O3、β-Al2O3、γ-Al2O3、，根據(jù)X衍射分析確還有η-Al2O3（等軸晶系）、ρ-Al2O3（晶系不確定）、χ-Al2O3（六方晶系）、κ-Al2O3（六方晶系）、δ-Al2O3（四方晶系）、θ-Al2O3（單斜晶系）。剛玉顏色多種，有無色、白、金黃（色素離子Ni、Cr）、黃（色素離子Ni）、紅（色素離子Cr）、藍(lán)（色素離子Ti、Fe）、綠（色素離子Co、Ni、V）、紫（Ti、Fe、Cr）、棕、黑（色素離子Fe、Fe）、白熾燈下藍(lán)紫、日光燈下紅紫效應(yīng)（色素離子V）。剛玉有玻璃光澤，硬度9。比重3.95-4.10。有六角柱體的晶格結(jié)構(gòu)。
人造剛玉
大多數(shù)天然剛玉都含有雜質(zhì)，所以工業(yè)上基本不使用天然剛玉。工業(yè)上使用的剛玉原料都是從含Al2O3礦物的礦石，如鋁土礦、霞石、明礬石等提取的氧化鋁，再由氧化鋁粉制取。目前，世界上95％以上的氧化鋁是用鋁土礦生產(chǎn)出來的。主要是用拜耳法，少數(shù)采用燒結(jié)法、聯(lián)合法及其他方法生產(chǎn)氧化鋁。人造剛玉可做磨料和耐火材料。純度較高的為白色叫白剛玉，含有少量雜質(zhì)的為棕色叫棕剛玉。
人造剛玉分類
按生產(chǎn)方法將剛玉分為：輕燒(1350～1550℃)剛玉(亦稱輕燒 a-Al-O)，燒結(jié)(1750～1950℃)剛玉、電熔剛玉。
按晶體形態(tài)將剛玉分為：板狀或片狀剛玉、柱狀剛玉、粒狀剛玉、單晶剛玉、微晶剛玉、β剛玉、a、β-剛玉(前者與生產(chǎn)方法有關(guān)，β-剛玉及 a，仔剛玉與 Na，O含量有關(guān)系)。
按外觀顏色將剛玉分為：白剛玉、棕剛玉、紅剛玉(紅寶石)，藍(lán)剛玉(藍(lán)寶石)，青剛玉、黑剛玉、白藍(lán)剛玉(白藍(lán)寶石)、紫剛玉，透明剛玉、黃剛玉。
按雜質(zhì)種類將剛玉分為：鉻剛玉、鋯剛玉、鈦剛玉、釩剛玉、鎳剛玉、鐠釹剛玉、錫剛玉，雜剛玉等。
1.黑剛玉
屬于棕剛玉的派生品種，外觀呈黑色。硬度較低但韌性好。
多用于自由研磨，如制品電鍍前的打磨或粗磨，也用于制作涂附磨具，樹脂切割片，拋光塊等。
2.燒結(jié)剛玉
用礬土或鋁氧粉的細(xì)料燒結(jié)而成，特點(diǎn)是韌性好，可制成各種特殊形狀和尺寸的磨粒。
主要用于重負(fù)荷磨鋼錠砂輪，適用于荒磨不銹鋼鋼錠等。
3.鋯剛玉
其特點(diǎn)是硬度略低，但韌性值大，強(qiáng)度較高，通常晶體尺寸較細(xì)，耐磨性能好。
國外鋯剛玉磨料主要用于重負(fù)荷磨削，適合于磨耐熱合金鋼，鈦合金和奧氏體不銹鋼等。
4.鉻剛玉
為白剛玉的派生品種，外觀呈玫瑰色，硬度與白剛玉相近，韌性略高于白剛玉且強(qiáng)度高，磨削性能好，磨削精度高。用這種磨料制成的磨具其形狀保持性好。
應(yīng)用范圍與白剛玉相似，尤其適于各種刀具，量具，儀表零件的精磨和成型磨，通常鉻剛玉較白剛玉具有更好的磨削性能。
5.微晶剛玉
屬于棕剛玉的派生品種，外觀色澤和化學(xué)成分均與棕剛玉相似，特點(diǎn)是晶體尺寸?。?0—280μm），磨粒韌性好，強(qiáng)度大且自銳性好。
適合磨不銹鋼，碳素鋼，球磨鑄鐵等，磨削方式上適于成型磨，切入磨，精磨和重負(fù)荷磨削。
6.單晶剛玉
單晶剛玉磨料的顆粒是由單一晶體組成，并具有良好的多棱切削刃，較高的硬度和韌性，磨削能力強(qiáng)，磨削發(fā)熱量少，缺點(diǎn)是生產(chǎn)成本較高，生產(chǎn)中有廢氣，廢水產(chǎn)生，產(chǎn)量較低。
可用于磨削較硬且韌性好的難磨金屬材料，如不銹鋼，高釩高速鋼，耐熱合金鋼及易變形，易燒傷的工件，考慮到單晶剛玉磨料受生產(chǎn)條件的限制，一般只推薦用于耐熱合金和難磨金屬材料的磨削。
7.白剛玉
白剛玉的硬度略高于棕剛玉，但韌性稍差磨削時(shí)易切入工件，自銳性較好，發(fā)熱量小，磨削能力強(qiáng)，效率高，價(jià)格高于棕剛玉。
適合于磨硬度較高的鋼材，如高速鋼，高碳鋼，淬火鋼，合金鋼等。
8.棕剛玉
棕剛玉外觀為棕褐色，含量在94.5%–97%。具有硬度高，韌性大，顆粒鋒銳，價(jià)格比較低廉的特點(diǎn)，適合于磨加工抗張強(qiáng)度高的金屬，在缺少其他磨料的情況下，一般可由它來代替。
廣泛用于普通鋼材的粗磨，如：碳素鋼，一般合金鋼，可煅鑄鐵，硬青銅等。棕剛玉的二級(jí)品磨料常用作磨米砂輪，樹脂切割砂輪。砂瓦，砂布，砂紙等。
人造剛玉的歷史
改革開放以來，我國剛玉材料得到迅速發(fā)展，自 20 世紀(jì) 80 年代初期建起了剛玉原料基地—三門峽電熔剛玉廠以來，生產(chǎn)剛玉材料的廠家不斷增多，僅河南就有上百家生產(chǎn)電熔剛玉、燒結(jié)剛玉的企業(yè)，其次山東、河北、江蘇、陜西、山西、湖南、貴州等省也有一些生產(chǎn)剛玉的工廠。剛玉剛才不但用國內(nèi)的高鋁礬土電熔棕剛玉，用工業(yè)氧化鋁電熔白剛玉，還利用我國天然的一等高鋁礬土代替工業(yè)氧化鋁電熔出Al2O3含量98，5%的亞白剛玉，用工業(yè)氧化鋁電熔生產(chǎn)致密剛玉。不但用燒結(jié)法生產(chǎn)板狀剛玉，還能用電熔法生產(chǎn)板狀剛玉，并能用一步法生產(chǎn)燒結(jié)致密剛玉。不但能用機(jī)械粉碎法生產(chǎn)剛玉微粉及超微粉，還能用化學(xué)合成法生產(chǎn) α- Al2O3。的超微粉。生產(chǎn)剛玉的耐火材料廠家由過去東北及上海的幾家，現(xiàn)在已發(fā)展到近百家，而且剛玉耐火材料的質(zhì)量和品種也在逐年提高。國內(nèi)不但能生產(chǎn)普通燒結(jié)剛玉制品、電熔剛玉制品、特種剛玉耐火制品，還能生產(chǎn)剛玉空心球及其制品、氧化鋁耐火纖維、不定形剛玉耐火材料。
應(yīng)用:
剛玉晶體由于硬度高，耐磨性能好，摩擦系數(shù)小，磨耗后還能保持光澤，因此被大量用于磨料工業(yè)。剛玉磨料約占全部磨料的三分之二以上。我國解放后剛玉磨料工業(yè)得到迅速發(fā)展，1951 年試制成功棕剛玉，1955 年又試制成功白剛玉，現(xiàn)在剛玉磨料不但供應(yīng)國內(nèi)，還供應(yīng)國際市場(chǎng)。到目前為止，耐火材料工業(yè)用的棕剛玉、白剛玉等原料還大部分依靠磨料工業(yè)部門供應(yīng)。含α-Al2O3超過80%的高鋁瓷誕生于 1930 年中期，隨后在火花塞中加入大量α-Al2O3,1940 年中期，高鋁瓷除了火花塞外，其他陶瓷也開始應(yīng)用，并推廣到各類電工陶瓷上?，F(xiàn)在，剛玉陶瓷是高溫陶瓷、電子陶瓷、生物陶瓷，工具陶瓷等的重要部分。電熔剛玉歷史悠久，1909年美國就開始制造，并用于耐火材料。1934年，美國托馬斯(Thomas)在其發(fā)明的豎窯中燒結(jié)得到板狀氧化鋁，1935年進(jìn)行了中間試驗(yàn)并進(jìn)入商品化生產(chǎn)燒結(jié)剛玉，大量用做耐火材料骨料始于 50 年代中期。日本 1967年前后開始使用電熔剛玉，1970 年前后開始使用燒結(jié)剛玉，同時(shí)開始生產(chǎn)燒結(jié)剛玉。除了用工業(yè)氧化鋁做原料電熔白剛玉外，還用高鋁礬土和礬土頁巖電熔棕剛玉，這種棕剛玉因價(jià)格便宜被廣泛用于耐火原料。
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