氧化铝特性讲解

发布时间:2020-04-20 16:12:22 星期一
摘要:

氧化铝是最成熟的高熔点氧化物之一。其原材料储量丰富,约占地壳重量的25%。它的价格低,而且有许多优良的性能。因 […]

氧化铝是最成熟的高熔点氧化物之一。其原材料储量丰富,约占地壳重量的25%。它的价格低,而且有许多优良的性能。因此,它已成为应用最广泛的氧化铝耐火材料。

 

氧化铝的分子式为al2q3,熔点为2050℃,呈白色,有许多同态和异晶。据研究,有十多种。它们的晶体结构和物理性质不同,但有三种:α-al2q3β-al2q3γ-al2q3。

 

γ-al2q3是一种具有低温形貌的鳞片立方晶体。其真密度为3.42-3.60gcm3。在1000℃以上开始转变为高温α-al2q3晶体。

 

实际上,β-al2q3不是氧化铝的变体,而是一种含有碱金属或碱土金属的铝酸盐。当al2q3的化学式可以写成:Na2?11-12al2q3,加州?6号al2q3。这种晶体具有片状或片状多晶的特点。其真空密度为3.30-3.60gcm3,晶体结构为六边形。在水蒸气中加热到1300℃或在空气中加热到1400-1500℃时,开始分解,在1600℃时转化为α-al2q3。

 

α-al2q3是各种氧化铝变体中最稳定的晶型。其稳定温度可达到熔化温度。熔点2050℃,密度3.96-4.01gcm3,晶型为六角结构,相当于天然刚玉,晶型为柱状、粒状或片状。氧化铝的一般性能主要是指α-al2q3的性能。

 

氧化铝的硬度为9,低于金刚石和一些难熔化合物的硬度。氧化铝产品具有很高的机械强度。室温下弯曲强度为250Mpa,1000℃时仍有150MPa。室温抗压强度可达2000mPa以上。对于一些具有微晶结构的产品,抗压强度甚至可以达到5000MPa。

氧化铝产品耐火极限大于1900℃,0.2MPa负荷软化起点约为1850℃。其极限工作温度为1950℃,一般工作温度为1800℃。氧化铝在20-1000℃时的平均线膨胀系数为8.6*10-6℃。氧化铝在室温下的导热系数是铝金属导热系数的一半,随温度的升高而降低。氧化铝制品的抗热震性取决于其微观结构以及制品的形状和尺寸。一般来说,它的抗热震性是中等的。

 

氧化铝具有良好的化学稳定性。其稳定性在很大程度上取决于其纯度和密度。高纯度的致密产品能更好地抵抗铍、锶、镍、铝、钒、钽、锰、铁、钴等熔融金属在惰性气氛中的侵蚀,氧化铝对硅、磷、锑、铋等金属无影响,还有许多复杂的硫化物、磷酸盐、砷化物、氯化物,氮化物、溴化物、碘化物、干氟化物以及硫酸、盐酸、硝酸、氢氟酸等与氧化铝不发生相互作用。但是,在高温下,硅、碳、钛、锆、氟化钠、浓硫酸等对氧化铝有一定的腐蚀性,氧化铝对氢氧化钠、玻璃、炉渣等有很高的抗腐蚀性。

总之,氧化铝具有耐高温、高强度、高硬度的特性,因此,作为一种特殊的耐火材料,它被广泛应用。其典型用途如下:

(1)利用其耐高温、耐腐蚀、高强度等性能,用作炼钢生产的滑枕、冶炼高纯金属或生长单晶的坩埚以及结构件(炉腔、炉管),理化容器、航天火花塞、涂层用耐热抗氧化坩埚、玻璃拉丝等(2)可作为机械零件、各种模具(拉丝模、挤铅笔芯模口等)、刀具、磨料、装甲防护材料、人体关节等,等

(3)利用其高温绝缘,用作原子反应堆中热电偶、绝缘瓷等高温绝缘部件的穿线管和保护管。

(4) 利用其优异的介电性能,在电子工业中用作各种电路基板、管基、外壳、雷达天线罩等。
(5)氧化铝空心球、氧化铝纤维等多种氧化铝特种产品可作为高温隔热材料和增强材料。氧化铝单晶可用作激光元件、仪表轴碗、轴承、装饰品等,透明氧化铝制品可用作灯管、微波整流罩等。


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