氧化鋁陶瓷是氧化物陶瓷中應(yīng)用最廣、用途最寬、產(chǎn)量最大的陶瓷材料。

據(jù)研究報(bào)道，Al2O3有12種同質(zhì)多晶變體，但應(yīng)用較多的主要有3 種，即 α-Al2O3、β-Al2O3和γ-Al2O3，這3種晶體的結(jié)構(gòu)不同，故它們的性質(zhì)具有很大的差異。

α-Al2O3是三方晶系，其結(jié)構(gòu)最緊密、化學(xué)活性低、高溫穩(wěn)定性好、電學(xué)性能優(yōu)良并且機(jī)械性能也最佳。

 β-Al2O3是一種 Al2O3含量很高的多鋁酸鹽礦物， 它的化學(xué)組成中含 有一定量的堿土金屬氧化物和堿金屬氧化物， 并且還可以呈現(xiàn)離子型導(dǎo)電。

 γ-Al2O3是尖晶石型立方結(jié)構(gòu)。在高溫下不穩(wěn)定、力學(xué)和電學(xué)性能差。但它有較高的比表面積和較強(qiáng)的化學(xué)活性，經(jīng)過技術(shù)改進(jìn)可以作為吸附材料使用。 

基于Al2O3陶瓷的一系列優(yōu)良性能，其廣泛應(yīng)用于機(jī)械、電子電力、化工 、醫(yī)學(xué)、建筑以及其它的高科技領(lǐng)域，本文對Al2O3陶瓷在以上6個(gè)方面的應(yīng)用進(jìn)行了闡述。

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Al2O3陶瓷的應(yīng)用

2.1  機(jī)械方面

Al2O3瓷燒結(jié)產(chǎn)品的抗彎強(qiáng)度可達(dá)250MPa,熱壓產(chǎn)品可達(dá)500MPa。Al2O3陶瓷的莫氏硬度可達(dá)到9，加上具有優(yōu)良的抗磨損性能等，所以廣泛地用于制造刀具、球閥、磨輪、陶瓷釘、軸承等，其中以Al2O3陶瓷刀具和工業(yè)用閥應(yīng)用最廣。

2.1.1  Al2O3陶瓷刀具

Al2O3陶瓷刀具的最佳切削速度比一般的硬質(zhì)合金刀具高，可大幅提高對不同 材料的切削效率。隨著科學(xué)工作者的大量研究，添加其它成分構(gòu)成兩相或以固溶體形式存在于基體之中的Al2O3基復(fù)合陶瓷和晶須增強(qiáng)陶瓷中。這些技術(shù)彌補(bǔ)了純Al2O3陶瓷的不足，從而提高了它的切削性能和耐用度。

2.1.2  純Al2O3陶瓷刀具

純Al2O3陶瓷刀具是指僅含有少量氧化物的高純Al2O3陶瓷。在純Al2O3陶瓷中，可以添加ZrO2作為燒結(jié)助劑來提高它的斷裂韌性。純Al2O3陶瓷刀具高溫性能、耐磨損性較好，但抗彎強(qiáng)度較低、抗沖擊能力差，目前它越來越多被各種復(fù)合Al2O3陶瓷刀具所替代。

2.1.3  復(fù)合Al2O3陶瓷刀具

Al2O3-碳化物陶瓷刀具，是在Al2O3中添加一定的碳化物，以提高它的強(qiáng)度、耐磨性、抗沖擊性以及高溫性能等。由于添加了金屬，提高了Al2O3與碳化物的連接強(qiáng)度，改善了使用性能，此類陶瓷刀具適合于加工淬火鋼、合金鋼、錳鋼 、冷硬鑄鐵、鎳基和鈷基合金以及非金屬材料等。

2.1.4  增韌Al2O3陶瓷刀具

增韌Al2O3陶瓷刀具是指在Al2O3基體中添加增韌或增強(qiáng)材料。目前常用的增韌方法有：ZrO2相變增韌、晶須增韌、第二相顆粒彌散增韌等。

2.2  電子/電力方面

在電子、電力方面，有各種Al2O3陶瓷底板、基片、陶瓷膜、透明陶瓷以及各種Al2O3陶瓷電絕緣瓷件、電子材料、磁性材料等，其中以Al2O3透明陶瓷和基片應(yīng)用最廣。

2.2.1 Al2O3透明陶瓷

當(dāng)前透明陶瓷是材料領(lǐng)域研究和應(yīng)用的重要前沿方向。透明陶瓷作為一種新興材料，除了本身具有寬范圍的透光性外，還具有高熱導(dǎo)率、低電導(dǎo)率、高硬度、高強(qiáng)度、低介電常數(shù)和介電損耗、耐磨性和耐腐蝕性好等一系列優(yōu)點(diǎn)。

2.2.2 Al2O3陶瓷基片

Al2O3陶瓷基片具有機(jī)械強(qiáng)度高、絕緣性好、避光性高等優(yōu)良性能，廣泛用于多層布線陶瓷基片、電子封裝及高密度封裝基片。

2.3  化工方面

在化工應(yīng)用方面，Al2O3陶瓷也有較廣泛的用途，如Al2O3陶瓷化工填料球、無機(jī)微濾膜、耐腐蝕涂層等，其中以Al2O3陶瓷膜和涂層的研究和應(yīng)用最多。

2.3.1 Al2O3陶瓷膜

膜分為有機(jī)高分子膜和無機(jī)膜等，陶瓷膜與有機(jī)高分子膜相比有以下特點(diǎn)：

(1)耐高溫、熱穩(wěn)定性好 ；

(2)高強(qiáng)度，在很大壓力梯度操作下，不會(huì)被壓縮，機(jī)械性能好；

(3)化學(xué)穩(wěn)定性好，能耐強(qiáng)酸強(qiáng)堿溶液、有機(jī)溶劑和氯化物腐蝕，并且不被微生物降解；

(4)可反復(fù)使用，易清潔，制備時(shí)孔徑大小和孔徑尺寸分布容易控制。

2.4  醫(yī)學(xué)方面

在醫(yī)學(xué)方面，Al2O3更多的是用于制造人工骨、人工關(guān)節(jié)、人工牙齒等。Al2O3陶瓷具有優(yōu)良的生物相容性、生物惰性、理化穩(wěn)定性及高硬度、高耐磨性，是制備人造骨和人造關(guān)節(jié)的理想材料。但它具有和其他陶瓷材料一樣的缺點(diǎn)如脆性大、斷裂韌性低、機(jī)加工技術(shù)難度高、工藝復(fù)雜等，因此需要進(jìn)一步研究應(yīng)用。

2.5  建筑/衛(wèi)生/陶瓷方面

在建筑衛(wèi)生陶瓷方面，產(chǎn)品隨處可見，如Al2O3陶瓷襯磚、研磨介質(zhì)、輥棒、陶瓷保護(hù)管以及Al2O3質(zhì)耐火材料等。其中以Al2O3球磨介質(zhì)應(yīng)用最廣。

2.6  其它方面

Al2O3陶瓷是目前新材料中研究最多、應(yīng)用最廣的材料之一，除了以上的幾種應(yīng)用外，它還廣泛應(yīng)用于其它一些高科技領(lǐng)域，如航空航天、高溫工業(yè)爐、復(fù)合增強(qiáng)等領(lǐng)域。

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小結(jié)

Al2O3陶瓷材料是應(yīng)用得較多的陶瓷材料之一。國外對Al2O3材料的研究起步較早，尤其是在科技含量高的領(lǐng)域如機(jī)械加工、醫(yī)學(xué)、航空航天等。而國內(nèi)對Al2O3材料研究相對較晚，技術(shù)相對落后，且制造業(yè)中生產(chǎn)工藝較落后、裝備不精，所以產(chǎn)品質(zhì)量跟西方發(fā)達(dá)國家相比還是存在一定的差距。因此，提高我國Al2O3材料的研究水平及大力推廣Al2O3材料的應(yīng)用已迫在眉睫。