特陶之家tetaohome概要：刚玉，矿物学名称。刚玉Al2O3的同质异像主要有三种变体，分别为α-Al2O3、β-Al2O3、γ-Al2O3。刚玉硬度仅次于金刚石，莫氏硬度9。
知识点名称：刚玉
关键词：Al2O3,Corundum,矿物
相关概念和介绍：
刚玉，名称源于印度，系矿物学名称。刚玉是一种由氧化铝（Al2O3）的结晶形成的宝石。掺有金属铬的刚玉颜色鲜红，一般称之为红宝石；而蓝色或没有色的刚玉，普遍都会被归入蓝宝石的类别。缅甸、斯里兰卡、泰国、越南、柬埔寨是世界上优质红宝石、蓝宝石最重要的供应国。其他产出国还有中国、澳大利亚、美国、坦桑尼亚等。
刚玉主要用于高级研磨材料，相对比钻石更低廉的价钱，它成为了砂纸及研磨工具的好材料。手表和精密机械的轴承材料。作为激光发射材料的红宝石系人造晶体。红宝石和蓝宝石都属于刚玉矿物，除星光效应外，只有半透明-透明且色彩鲜艳的刚玉才能做宝石。
刚玉Al2O3的同质异像主要有三种变体，分别为α-Al2O3、β-Al2O3、γ-Al2O3、，根据X衍射分析确还有η-Al2O3（等轴晶系）、ρ-Al2O3（晶系不确定）、χ-Al2O3（六方晶系）、κ-Al2O3（六方晶系）、δ-Al2O3（四方晶系）、θ-Al2O3（单斜晶系）。刚玉颜色多种，有无色、白、金黄（色素离子Ni、Cr）、黄（色素离子Ni）、红（色素离子Cr）、蓝（色素离子Ti、Fe）、绿（色素离子Co、Ni、V）、紫（Ti、Fe、Cr）、棕、黑（色素离子Fe、Fe）、白炽灯下蓝紫、日光灯下红紫效应（色素离子V）。刚玉有玻璃光泽，硬度9。比重3.95-4.10。有六角柱体的晶格结构。
人造刚玉
大多数天然刚玉都含有杂质，所以工业上基本不使用天然刚玉。工业上使用的刚玉原料都是从含Al2O3矿物的矿石，如铝土矿、霞石、明矾石等提取的氧化铝，再由氧化铝粉制取。目前，世界上95％以上的氧化铝是用铝土矿生产出来的。主要是用拜耳法，少数采用烧结法、联合法及其他方法生产氧化铝。人造刚玉可做磨料和耐火材料。纯度较高的为白色叫白刚玉，含有少量杂质的为棕色叫棕刚玉。
人造刚玉分类
按生产方法将刚玉分为：轻烧(1350～1550℃)刚玉(亦称轻烧 a-Al-O)，烧结(1750～1950℃)刚玉、电熔刚玉。
按晶体形态将刚玉分为：板状或片状刚玉、柱状刚玉、粒状刚玉、单晶刚玉、微晶刚玉、β刚玉、a、β-刚玉(前者与生产方法有关，β-刚玉及 a，仔刚玉与 Na，O含量有关系)。
按外观颜色将刚玉分为：白刚玉、棕刚玉、红刚玉(红宝石)，蓝刚玉(蓝宝石)，青刚玉、黑刚玉、白蓝刚玉(白蓝宝石)、紫刚玉，透明刚玉、黄刚玉。
按杂质种类将刚玉分为：铬刚玉、锆刚玉、钛刚玉、钒刚玉、镍刚玉、镨钕刚玉、锡刚玉，杂刚玉等。
1.黑刚玉
属于棕刚玉的派生品种，外观呈黑色。硬度较低但韧性好。
多用于自由研磨，如制品电镀前的打磨或粗磨，也用于制作涂附磨具，树脂切割片，抛光块等。
2.烧结刚玉
用矾土或铝氧粉的细料烧结而成，特点是韧性好，可制成各种特殊形状和尺寸的磨粒。
主要用于重负荷磨钢锭砂轮，适用于荒磨不锈钢钢锭等。
3.锆刚玉
其特点是硬度略低，但韧性值大，强度较高，通常晶体尺寸较细，耐磨性能好。
国外锆刚玉磨料主要用于重负荷磨削，适合于磨耐热合金钢，钛合金和奥氏体不锈钢等。
4.铬刚玉
为白刚玉的派生品种，外观呈玫瑰色，硬度与白刚玉相近，韧性略高于白刚玉且强度高，磨削性能好，磨削精度高。用这种磨料制成的磨具其形状保持性好。
应用范围与白刚玉相似，尤其适于各种刀具，量具，仪表零件的精磨和成型磨，通常铬刚玉较白刚玉具有更好的磨削性能。
5.微晶刚玉
属于棕刚玉的派生品种，外观色泽和化学成分均与棕刚玉相似，特点是晶体尺寸小（50—280μm），磨粒韧性好，强度大且自锐性好。
适合磨不锈钢，碳素钢，球磨铸铁等，磨削方式上适于成型磨，切入磨，精磨和重负荷磨削。
6.单晶刚玉
单晶刚玉磨料的颗粒是由单一晶体组成，并具有良好的多棱切削刃，较高的硬度和韧性，磨削能力强，磨削发热量少，缺点是生产成本较高，生产中有废气，废水产生，产量较低。
可用于磨削较硬且韧性好的难磨金属材料，如不锈钢，高钒高速钢，耐热合金钢及易变形，易烧伤的工件，考虑到单晶刚玉磨料受生产条件的限制，一般只推荐用于耐热合金和难磨金属材料的磨削。
7.白刚玉
白刚玉的硬度略高于棕刚玉，但韧性稍差磨削时易切入工件，自锐性较好，发热量小，磨削能力强，效率高，价格高于棕刚玉。
适合于磨硬度较高的钢材，如高速钢，高碳钢，淬火钢，合金钢等。
8.棕刚玉
棕刚玉外观为棕褐色，含量在94.5%–97%。具有硬度高，韧性大，颗粒锋锐，价格比较低廉的特点，适合于磨加工抗张强度高的金属，在缺少其他磨料的情况下，一般可由它来代替。
广泛用于普通钢材的粗磨，如：碳素钢，一般合金钢，可煅铸铁，硬青铜等。棕刚玉的二级品磨料常用作磨米砂轮，树脂切割砂轮。砂瓦，砂布，砂纸等。
人造刚玉的历史
改革开放以来，我国刚玉材料得到迅速发展，自 20 世纪 80 年代初期建起了刚玉原料基地—三门峡电熔刚玉厂以来，生产刚玉材料的厂家不断增多，仅河南就有上百家生产电熔刚玉、烧结刚玉的企业，其次山东、河北、江苏、陕西、山西、湖南、贵州等省也有一些生产刚玉的工厂。刚玉刚才不但用国内的高铝矾土电熔棕刚玉，用工业氧化铝电熔白刚玉，还利用我国天然的一等高铝矾土代替工业氧化铝电熔出Al2O3含量98，5%的亚白刚玉，用工业氧化铝电熔生产致密刚玉。不但用烧结法生产板状刚玉，还能用电熔法生产板状刚玉，并能用一步法生产烧结致密刚玉。不但能用机械粉碎法生产刚玉微粉及超微粉，还能用化学合成法生产 α- Al2O3。的超微粉。生产刚玉的耐火材料厂家由过去东北及上海的几家，现在已发展到近百家，而且刚玉耐火材料的质量和品种也在逐年提高。国内不但能生产普通烧结刚玉制品、电熔刚玉制品、特种刚玉耐火制品，还能生产刚玉空心球及其制品、氧化铝耐火纤维、不定形刚玉耐火材料。
应用:
刚玉晶体由于硬度高，耐磨性能好，摩擦系数小，磨耗后还能保持光泽，因此被大量用于磨料工业。刚玉磨料约占全部磨料的三分之二以上。我国解放后刚玉磨料工业得到迅速发展，1951 年试制成功棕刚玉，1955 年又试制成功白刚玉，现在刚玉磨料不但供应国内，还供应国际市场。到目前为止，耐火材料工业用的棕刚玉、白刚玉等原料还大部分依靠磨料工业部门供应。含α-Al2O3超过80%的高铝瓷诞生于 1930 年中期，随后在火花塞中加入大量α-Al2O3,1940 年中期，高铝瓷除了火花塞外，其他陶瓷也开始应用，并推广到各类电工陶瓷上。现在，刚玉陶瓷是高温陶瓷、电子陶瓷、生物陶瓷，工具陶瓷等的重要部分。电熔刚玉历史悠久，1909年美国就开始制造，并用于耐火材料。1934年，美国托马斯(Thomas)在其发明的竖窑中烧结得到板状氧化铝，1935年进行了中间试验并进入商品化生产烧结刚玉，大量用做耐火材料骨料始于 50 年代中期。日本 1967年前后开始使用电熔刚玉，1970 年前后开始使用烧结刚玉，同时开始生产烧结刚玉。除了用工业氧化铝做原料电熔白刚玉外，还用高铝矾土和矾土页岩电熔棕刚玉，这种棕刚玉因价格便宜被广泛用于耐火原料。
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