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氧化铝、刚玉、蓝宝石之间的区别
2017-3-21

氧化铝有很多化身,不少朋友听到“氧化铝”、“刚玉”、“红宝石”和“蓝宝石”等名词时,无法辨识这几者的区别,总感觉摸不着头脑。这样的情况当然也跟目前多品种氧化铝没有一个权威的统一的标准有关。为了区分它们,笔者将为大家整合一些资料以帮助大家辨识这几个名词。

1、氧化铝
氧化铝,俗称矾土,密度3.9-4.0g/cm3,熔点2050℃、沸点2980℃,不溶于水,氧化铝主要有α型和γ型两种变体,工业上可从铝土矿中提取。在Al2O3这些变体中,只有α-Al2O3是稳定的,其它晶型都是不稳定的,随着温度的升高,这些过渡晶型最终将转变为有α-Al2O3。
 
在α-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配体中心,晶格能很大,故熔点、沸点很高。α-氧化铝不溶于水和酸,工业上也称为铝氧,是制备金属铝的基本原料。除此之外还可用于制备各种耐火材料,研磨材料,制备集成电路的版基,此外高纯的α-氧化铝还是生产人造刚玉、人造红宝石和蓝宝石的原料。
 
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。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。工业上可用做催化剂、催化剂载体、吸附剂、干燥剂等,对这个样品感兴趣的可以浏览“活性氧化铝的制备与应用”这个帖子。
 
 
简而言之:氧化铝可认为是由Al2O3组成的物质(含有一定的杂质,通常不是纯净的),这类物质有不同晶型结构,不同产品纯度的,不同形态的,代表着不用的产品,应用于不同的领域。
 
 
高铝球-主要成分是氧化铝
 
2、刚玉与人造刚玉
天然存在的α型氧化铝晶体叫做刚玉,常因含有不同的杂质而呈现不同的颜色。刚玉一般呈带蓝或带黄的灰色,有玻璃或金刚光泽,密度在3.9-4.1g/cm3,硬度8.8,仅次于金刚石和碳化硅,能耐高温。
 
 
天然带黄刚玉
 
自然界存在的天然刚玉主要有以下三种
 
a优质刚玉俗称宝石:蓝宝石含钛、红宝石含铬等;
b普通刚玉:呈黑色或棕红色;
c金刚砂:可分为绿宝石金刚砂和褐铁矿金刚砂,它是一种集合晶体,硬度较低。
在上述三种天然刚玉中,第一种主要用于首饰,而后二种可以作为磨料,用来制造砂轮、油石、砂纸、砂布或微粉、研磨膏等。
 
由于天然刚玉产量供不应求,因此工业上用的刚玉多为人造刚玉替代天然刚玉产品。
 
工业氧化铝是松散的结晶粉末,呈多孔疏松结构,不利于Al2O3晶体彼此接触,因而不利于烧结。通常要经过煅烧或电熔再结晶,使γ-Al2O3变成α-Al2O3(刚玉),使其烧结及致密化。
 
按生产方法将刚玉分为轻烧(1350~1550℃)刚玉(亦称轻烧α-Al2O3)、烧结(1750~1950℃)刚玉、电熔刚玉。
 
 
人造刚玉—白刚玉砂
 
 
简而言之:习惯上将α-晶型的氧化铝称为刚玉。不管是天然刚玉还是人造刚玉刚玉的它主要组成物质都是氧化铝,其主晶相均为α-氧化铝。
 
3、宝石级刚玉与人造红宝石、蓝宝石
混有少量不同氧化物杂质的优质刚玉就是大名鼎鼎的红宝石和蓝宝石,是制作名贵首饰的材料,其微粒可制精密仪表和手表的轴承。
 
 
蓝宝石
 
目前合成红蓝宝石有焰熔法(火熔法),助熔剂法,水热法等。其中水热法技术条件高而苛刻,难度较大,但生长的宝石晶体与天然宝石晶体最相像,最能以假乱真,真假难分,用这个方法生长的宝石晶体有祖母绿、水晶、红宝石等。
 
人造红、蓝宝石不仅在外观上,而且在理化、光学性质上也和天然品完全一致,但价格仅为天然品的1/3到1/20,只有在显微镜下才能发现人造宝石中微小的空气泡呈圆形,天然品中空气泡为扁形这一细微的差别。
 
 
简而言之:氧化铝、刚玉、红宝石和蓝宝石虽然名称各异,其形态、硬度、性质、用途也不相同,但是它们的主要化学化学皆是氧化铝。刚玉的主要晶型为α型氧化铝。刚玉是多晶α-氧化铝材料,优质刚玉(宝石级刚玉)是一种氧化铝的单晶产品。
 
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