Mikä on korundi?

Korundilla (Al2O3) on runsaat raaka-ainevarat, ja sen osuus on noin 25 % maankuoren painosta. Se on halpa ja sillä on monia erinomaisia ominaisuuksia. Al2O3:n kiteitä on monia erilaisia, ja vaihtoehtoja on raportoitu yli kymmenen erilaista, mutta pääasiallisia niistä on kolme, nimittäin α-Al2O3, β-Al2O3 ja γ-Al2O3.

Taulukkokorundi

γ-Al2O3 on spinellirakenne, joka on epästabiili korkeissa lämpötiloissa ja jota käytetään harvoin yhtenä materiaalina. β-Al2O3 on olennaisesti aluminaatti, joka sisältää alkalimetalleja tai maa-alkalimetalleja. Sen kemiallinen koostumus voidaan arvioida RO·6Al2O3:lla ja R2O·11Al2O3:lla, kuusikulmainen hila, tiheys 3.30-3.63g/cm3, 1400-1500. Se alkaa hajota ℃:ssa ja muuttuu α-Al2O3:ksi lämpötilassa 1600℃. α-Al2O3 on korkean lämpötilan muoto, jonka vakaa lämpötila on yhtä korkea kuin sulamispiste, ja tiheys on 3.96–4.01 g/cm3, mikä liittyy epäpuhtauspitoisuuteen. Yksikkökenno on terävä prisma, joka esiintyy luonnossa luonnollisen korundin, rubiinin ja safiirin muodossa. α-Al2O3:lla on kompakti rakenne, alhainen aktiivisuus, hyvät sähköiset ominaisuudet ja erinomaiset mekaaniset ominaisuudet. Mohsin kovuus on 9. α-Al2O3 kuuluu kuusikulmaiseen kidejärjestelmään, korundirakenne, a=4.76, c=12.99.

Al2O3:lla on korkea mekaaninen lujuus. Mitä puhtaampi Al2O3-koostumus, sitä korkeampi lujuus. Mekaanista lujuutta voidaan käyttää laitteen posliinin ja muiden mekaanisten komponenttien valmistukseen. Al2O3:n resistiivisyys on korkea, sähköeristyskyky on hyvä, ominaisvastus huoneenlämpötilassa on 1015Ω·cm ja dielektrinen lujuus on 15kV/mm. Eristyksensä ja lujuutensa ansiosta siitä voidaan valmistaa substraatteja, pistorasioita, sytytystulppia, piirikuoria jne. Al2O3:lla on korkea kovuus, Mohs-kovuus 9 ja erinomainen kulutuskestävyys, joten sitä käytetään laajalti työkalujen, hiomalaikkojen, hioma-aineet, vetomuotit, laakerit, laakeriholkit ja keinotekoiset jalokivet. Al2O3:lla on korkea sulamispiste ja korroosionkestävyys. Sen sulamispiste on 2050 °C. Sillä on hyvä kestävyys sulan metallin, kuten Be, Sr, Ni, Al, V, Ti, Mn, Fe, CO ja natriumhydroksidin, lasin ja kuonan eroosiota vastaan. Sillä on myös korkea vastus; se ei ole vuorovaikutuksessa Si:n, P:n, Sb:n, Bi:n kanssa inertissä ilmakehässä, joten sitä voidaan käyttää tulenkestävänä materiaalina, uuniputkina, lasinvetoupokkaina, onttoja palloina, kuituina ja termoelementin suojakuorina jne.

Al2O3:lla on erinomainen kemiallinen stabiilisuus. Monet monimutkaiset sulfidit, fosfidit, arsenidit, kloridit, nitridit, bromidit, jodidit, kuivat fluoridit, rikkihappo, kloorivetyhappo, typpihappo ja fluorivetyhappo eivät ole vuorovaikutuksessa Al2O3:n kanssa. Siksi siitä voidaan valmistaa puhdasta metallia ja yksikiteisiä kasvatusupokkaita, ihmisen niveliä, keinoluita jne. Al2O3:lla on optisia ominaisuuksia ja siitä voidaan valmistaa valoa läpäiseviä materiaaleja Na-höyrylamppuputkien, mikroaaltouunien suojusten, infrapunaikkunoiden ja laserin valmistukseen. värähtelykomponentit. Al2O3:n ioninjohtavuutta käytetään materiaalina aurinkokennoissa ja akkuissa. Al2O3:a käytetään yleisesti myös keraamisen pinnan metallointitekniikassa.

Alumiinioksidipohjaisen sulatetun korundin pääkiteinen faasi on korundifaasi, jonka koko on 1.0-1.5 mm ja lomitettuja kiteitä. Loput ovat pieniä määriä rutiilia, alumiinioksidia ja alumiinititanaattia, ja ne sijaitsevat korundifaasin sisällä tai kidefaasien välissä. Pieni määrä lasifaasia. Kiinassa yli kymmenen vuoden hellittämättömien ponnistelujen jälkeen bauksiittipohjaisen sulatetun korundin sulatusprosessi on edistynyt suuresti, ja vuotuinen tuotantokapasiteetti on yli 110,000 2 tonnia. Bauksiittipohjaista sulatettua korundia on käytetty menestyksekkäästi erilaisten poltettujen tiilien ja muotoilemattomien tulenkestävien materiaalien raaka-aineena. Se voi esimerkiksi korvata osittain tiheän korundin masuunin valukappaleissa, ja sitä käytetään matriisimateriaalina ja rakeisena materiaalina tuottamaan alhaisen virumisen. Korkean alumiinioksidin tiiliä käytetään korvaamaan valkoinen korundi muissa Al3O2-SiOXNUMX-tulenkestävissä osissa korkean suorituskyvyn tuotteiden valmistuksessa.

Ruskean korundin sulatus perustuu perusperiaatteeseen, että alumiinilla on suurempi affiniteetti happea kohtaan kuin raudalla, piillä, titaanilla jne. Pelkistysaineen määrää säätelemällä bauksiitin pääepäpuhtaudet vähenevät pelkistyssulatuksen avulla ja pelkistyneet epäpuhtaudet muodostuvat. ferropiin seokset. Se erotetaan korundin sulasta, jotta saadaan ruskeaa korundia, jonka kidelaatu täyttää vaatimukset ja Al2O3-pitoisuus on yli 94.5 %. Fe2O3 pelkistetään ferrosimetalliseokseksi ja poistetaan sulatusprosessin aikana, mutta tuotteeseen jää edelleen pieni määrä rautaoksidin ja alumiinioksidin tuottamaa spinelliä. TiO2 pelkistyy osittain ferropiiseokseksi sulatusprosessin aikana ja siitä huomattava osa jää ruskeaan korundiin, joka on päätekijä ruskean korundin värjäytymisessä. CaO:ta ja MgO:ta on vaikea vähentää sulatusprosessin aikana, ja suurin osa raaka-aineiden CaO:sta ja MgO:sta on edelleen tuotteessa. Vaikka Na2O ja K2O voivat haihtua korkeassa lämpötilassa sulatuksen aikana, niitä ei voida pelkistää ja jäädä ruskeaan korundiin, millä on suuri vaikutus laatuun.

Ruskea korundi

Ruskean korundin raaka-aine koostuu α-alumiinioksidikiderakeista ja pienestä määrästä lasifaasia, α-alumiinioksidikiteet koostuvat kiinteästä Al2O3-liuoksesta, joka sisältää Ti2O3:a, ja lasifaasi koostuu pääosin titaanidioksidista ja piidioksidista ja muista sähkökaariuunissa esiintyvä hapetus.物组合。 Materiaalin koostumus. Nämä oksidit muodostavat lasifaasin, ja niillä on vain alhainen liukoisuus alumiinioksidirakeiden kiderakenteeseen. Ti2O3 on ainoa oksidi, jonka Ti voi liuottaa alumiinioksidirakeisiin. TiO2 on termodynaamisesti stabiili Ti:n oksidi. Ruskean korundin sulatuksen ja pelkistyksen aikana osa TiO2:sta pelkistyy titaanin subhapetukseksi. (Ti2O3), yli 1000 ℃, happi voi diffundoitua Ga-alumiinioksidirakeihin, hapettaa Ti2O3:n vakaammaksi TiO2:ksi ja sitten kääriä sen α-alumiinioksidirakeiden sisään, joten suurin osa titaanidioksidista on α-alumiinioksidia Kiinteä kideliuos jyviä on olemassa.

Ruskean korundin ylimääräinen TiO2 ei voi jäädä lasifaasiin, vaan reagoi alumiinioksidin kanssa muodostaen alumiinititanaattia (TiO2·Al2O3). Alumiinititanaatti on kolmas faasi α-alumiinioksidirakeiden ja lasifaasin välisessä rajapinnassa; Ruskean korundin sitkeys kasvaa TiO2-kideytimien kasvaessa. α-alumiinioksidikiteisiin tasaisesti dispergoitunut TiO2-faasi sitkeyttää α-alumiinioksidihiukkasia. Ruskea korundin kiinteä liuos Ti2O3 saa ruskean korundin näyttämään siniseltä.

Ti2O3 on ainoa oksidi, jonka Ti voi liuottaa alumiinioksidirakeisiin. TiO2 on termodynaamisesti stabiili Ti:n oksidi. Ruskean korundin sulatuksen ja pelkistyksen aikana osa TiO2:sta pelkistyy titaanin subhapetukseksi. (Ti2O3), yli 1000 ℃, happi voi diffundoitua Ga-alumiinioksidirakeihin, hapettaa Ti2O3:n vakaammaksi TiO2:ksi ja sitten kääriä sen α-alumiinioksidirakeiden sisään, joten suurin osa titaanidioksidista on α-alumiinioksidia Kiinteä kideliuos jyviä on olemassa. Ruskean korundin ylimääräinen TiO2 ei voi jäädä lasifaasiin, vaan reagoi alumiinioksidin kanssa muodostaen alumiinititanaattia (TiO2·Al2O3). Alumiinititanaatti on kolmas faasi α-alumiinioksidirakeiden ja lasifaasin välisessä rajapinnassa; Ruskean korundin sitkeys kasvaa TiO2-kideytimien kasvaessa. α-alumiinioksidikiteisiin tasaisesti dispergoitunut TiO2-faasi sitkeyttää α-alumiinioksidihiukkasia. Ruskea korundin kiinteä liuos Ti2O3 saa ruskean korundin näyttämään siniseltä.