中国粉体网讯  微晶氧化铝陶瓷是指以高纯α-Al₂O₃粉为主要原料，经陶瓷工艺制成的晶相晶粒尺寸小于6μm，并以刚玉为主晶相的氧化铝陶瓷材料。

α-Al₂O₃粉体

α-Al₂O₃是氧化铝的唯一热稳定相，其他大部分是由氢氧化铝脱水转变为稳定结构的α-Al₂O₃时所生成的中间相，其结构具有不完整性，在高温下不稳定性。微晶化是α-Al₂O₃发展的重要方向之一，其拥有高熔点、高硬度、机械性能好、耐蚀、绝缘等优良特性。以制备先进陶瓷为例，当微晶α-Al₂O₃用作陶瓷原料时，由于陶瓷内晶粒、晶界尺寸都是纳米数量级，而且晶界数量大，因此微晶氧化铝陶瓷不仅具有氧化铝陶瓷的一系列优点，而且具有烧结温度低、强度高、韧性好、耐磨性好、超塑性和使用寿命长等优异性能。因此，比粗晶材料具有更大的应用潜力。

微晶氧化铝陶瓷通常是分为高纯型与普通型两种：

1.高纯型微晶氧化铝陶瓷

高纯型微晶氧化铝陶瓷是指Al₂O₃含量在99.9％以上的氧化铝陶瓷材料，其烧结温度高达1650～1990℃，透射波长在1～6μm范围，利用其透光性及可耐碱金属腐蚀等性能，常用作高压钠灯灯管。

2.普通型微晶氧化铝陶瓷

普通型微晶氧化铝陶瓷按Al₂O₃含量不同可分为99、95、92、90、85瓷等品种（有时Al₂O₃含量在80％或75％者也被划为普通氧化铝）。其中，99氧化铝陶瓷材料常被用于制作高温坩埚、耐火炉管及其他特殊耐磨材料（如陶瓷轴承、陶瓷密封件及水阀片），在电子工业中可用作集成电路基板与高频绝缘材料，在化工行业常用于催化剂载体等；95、92、90氧化铝瓷主要用作耐腐蚀、耐磨损材料与耐磨部件；85瓷中由于常掺入部分滑石，提高了电性能与机械强度，可与铌、钽等金属封接，用作电真空装置器件等。

微晶氧化铝陶瓷的制备工艺

1.原料选择

一般应用于陶瓷工业的氧化铝原料主要有工业氧化铝和电熔刚玉。其中，电熔刚玉的矿物组成主要是α-Al₂O₃，纯正的电熔刚玉呈白色，称为白刚玉，熔制时加入氧化铬，可制成红色的铬刚玉；加入氧化锆时可制成锆刚玉；电熔刚玉中含有TiO₂则称钛刚玉。这一系列的电熔刚玉由于熔点高硬度大，是制造高级耐火材料、高硬磨料磨具的优质原料。

2.粉体制备

将氧化铝粉按照不同的产品要求与不同成型工艺制备成粉体材料。粉体粒度在1μm以下，若制造高纯氧化铝陶瓷制品除氧化铝纯度在99.99%外，还需超细粉碎且使其粒径分布均匀。采用挤压成型或注射成型时，粉料中需引入粘结剂与可塑剂，一般为重量比在10-30%的热塑性塑胶或树脂，有机粘结剂应与氧化铝粉体在150-200温度下均匀混合，以利于成型操作。采用热压工艺成型的粉体原料则不需加入粘结剂。

微晶氧化铝陶瓷材料制备工艺流程

3.加工成型

微晶氧化铝陶瓷制品成型方法常采用的有：干压、注浆、挤出、等静压（干法、湿法）、注凝、流延、热压铸、离心注浆等。不同的产品，因其形状、尺寸、造型复杂与精度各异，需要采用合理的成型方法。

4.烧结

就氧化铝陶瓷而言，如果常压下普通烧结必须烧至1800℃以上的高温，热压20MPa烧结，在1000℃左右的较低温度下就已致密化了。热压烧结技术不仅显著降低氧化铝陶瓷的烧结温度，而且能较好地抑制晶粒长大，能够获得致密的微晶高强的氧化铝陶瓷，特别适合透明氧化铝陶瓷和微晶刚玉瓷的烧结。此外，由于氧化铝的烧结过程与阴离子的扩散速率有关，而还原气氛有利于阴离子空位的增加，可促进烧结的进行。因此，真空烧结、氢气氛烧结等是实现氧化铝陶瓷低温烧结的有效辅助手段。

有些微晶氧化铝陶瓷材料在完成烧结后，尚需进行冷加工。由于微晶氧化铝陶瓷材料硬度较高，需用更硬的研磨抛光砖材料对其作精加工，如SiC、C或金刚钻等。通常采用由粗到细磨料逐级磨削，最终表面抛光，一般可采用小于1μm微米的Al₂O₃微粉或金刚钻膏进行研磨抛光。此外激光加工及超声波加工研磨及抛光方法亦可采用，有些微晶氧化铝陶瓷零件还需与其它材料作封装处理。

微晶氧化铝陶瓷应用领域

非金属矿深加工行业

目前全世界每年通过破碎和磨矿的非金属矿物达数十亿吨，需要大量微晶氧化铝陶瓷研磨介质及其它各种研磨介质。由于微晶氧化铝陶瓷研磨介质优良的耐磨性能以及高品质陶瓷产品对研磨介质的要求，未来微晶氧化铝陶瓷研磨介质逐步取代其它研磨介质将成为必然趋势。

电子领域

微晶氧化铝陶瓷具有优异的绝缘性能和热稳定性，因此在电子电器领域被广泛应用于制造电子元器件、电路板、半导体封装等。随着我国电子工业特别是微电子工业的迅速发展，对氧化铝陶瓷基片的需求量不断增大。

石油化工

微晶氧化铝陶瓷，尤其是氧化铝含量97%以上的微晶氧化铝陶瓷在石油和天燃气的钻探设备上典型的应用是作为喷嘴、阀座、调节装置、泵配件、钻头配件等，可以在高压、振动环境下，甚至在有酸和碱存在的情况下正常工作。

军事领域

微晶氧化铝陶瓷在军事领域也有许多应用，如作为飞机、车辆和人员的防弹装甲。目前，国内外已把高纯微晶氧化铝陶瓷作为高温结构的首选陶瓷材料，在军用和民用领域进行重点的研究与开发。

燃煤发电领域

微晶氧化铝砖和弯曲板成功地用作燃煤发电设备的内衬，这种内衬材料用于煤粉颗粒的高速供料、烧嘴、飞灰和残渣的处理等，尤其是煤燃烧时产生的飞灰含有较高的石英及不同矿物和渣料成分，它们的磨蚀能力比煤粒还强。由于飞灰的成份不同，灰浆的pH值范围很大（2.5～12），具有很强的腐蚀性。因此微晶氧化铝制品可用作燃煤发电设备内衬较为理想的材料。

小结

从微晶氧化铝的特性及应用来看，微晶氧化铝陶瓷备受陶瓷研磨体行业的“青睐”，尤其在新型干法生产中的水泥粉磨系统和建筑陶瓷方面尤为显著。在实现碳中和的大目标背景下，氧化铝陶瓷研磨产业的规范化和扩大是必然，势必为微晶氧化铝研磨市场带来更多机遇。

参考来源：

余明清：微晶氧化铝陶瓷的制备、应用与发展

张巨先等：高纯微晶氧化铝陶瓷的研制.真空电子技术

中国建材报：陶瓷研磨体为何选用微晶氧化铝陶瓷

胥雯雯：不同微观结构氧化铝微晶陶瓷颗粒的制备与表征

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（中国粉体网编辑整理/空青）

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