氧化鋁，化學式Al2O3。是一種高硬度的化合物。Al2O3有很多同質(zhì)異晶體，目前已知的有10多種，結(jié)構(gòu)的不同導致同質(zhì)異晶體性質(zhì)也不同，重要利用的有3種晶型，即α-Al2O3、β-Al2O3、γ-Al2O3。

　　一、α-Al2O3概述

α-Al2O3屬于三方晶系六方密沉積結(jié)構(gòu)，氧原子按六方周到沉積方法排列，六個氧原子圍成一個八面體，在全部晶體中有2/3的八面體空穴為氧原子所盤踞。因為這種周到沉積結(jié)構(gòu)，加上晶體中Al3 離子跟O2-離子之間的吸引力強，晶格能大，所以α-Al2O3的熔點跟硬度都很高。α-Al2O3的沸點為2980℃，密度為3.95-4.02g/cm3,機能牢固，不溶于水也不溶于酸跟堿，耐腐化且電絕緣性好，是氧化鋁的牢固態(tài)。普遍利用于電子陶瓷、結(jié)構(gòu)陶瓷、高等耐火資料、磨料、磨具、機械設備的內(nèi)襯等原料。

圖1 ?α-Al2O3晶體結(jié)構(gòu)

在天然界中存在的α-Al2O3有天然剛玉、紅寶石、藍寶石等，產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)的α-Al2O3是將氫氧化鋁、過渡態(tài)氧化鋁、勃姆石或個別產(chǎn)業(yè)級氧化鋁在高溫下煅燒得到。

　　二、Al2O3的α-相轉(zhuǎn)化率及剖析方法

在α-Al2O3的機能檢測中，有一項較為重要的技巧指標就是α-相轉(zhuǎn)化率。α-相轉(zhuǎn)化率是指氧化鋁產(chǎn)品中α-相的比率。目前，國內(nèi)外氧化鋁α-相轉(zhuǎn)化率均通過X-射線衍射法進行測定，國內(nèi)有兩個檢測標準，分辨是：

檢測方法原理是：在雷同的X-射線衍射前提下，檢測盤算α-Al2O3樣品的跟晶面衍射積分凈強度，而后與參比樣品進行比較，得到百分比就是α相轉(zhuǎn)化率。

α-Al2O3有十多少個晶界面，在進行X-射線衍射檢測時，很多晶面的衍射峰會與它的同質(zhì)異晶體的晶面衍射峰彼此重疊難以辨別，目前只有跟晶面的衍射峰是α-Al2O3獨有的特點峰，因此把這兩個特點峰作為評判α相的依據(jù)。盤算公式如下：

圖2 ?α-Al2O3試樣跟參比樣品的跟晶面衍射圖

　　三、α-相轉(zhuǎn)化率剖析用參比樣品

在上述標準中業(yè)內(nèi)劃定了參比樣的制備方法，見下圖，依照這兩種方法制備的參比樣品賦值α-相為。

目前，行業(yè)內(nèi)不利用同一的參比樣品，相干剖析單位跟生產(chǎn)研發(fā)單位都是依照標準方法自行制備利用，因為參比樣品德量錯落不齊，差別較大，重現(xiàn)性差，為α-相轉(zhuǎn)化率的檢測帶來困擾。

　　A、參比樣品的代表性較差

　　B、參比樣品實際α-相含量低，造成檢測結(jié)果偏高，產(chǎn)品利用后果差

　　C、參比樣品的利用后果如重現(xiàn)性較差

　　D、生產(chǎn)企業(yè)跟用戶在指標的認同度方面，有較大不合，難以同一標準

　　四、影響參比樣品利用后果的因素

1.?制備前提如溫度、煅燒時光

溫度低，煅燒時光短，參比樣品中α-相實際轉(zhuǎn)化率低，有雜相存在，造成結(jié)果偏高；溫度高，煅燒時光長，參比樣品輕易燒結(jié)，不利于檢測利用。

2.?制備參比樣品的原料

目前標準中明白指出制備原料為冶金級氧化鋁或高純氧化鋁，但據(jù)理解，國外一些企業(yè)利用勃姆石制備參比樣品。

冶金級氧化鋁跟高純氧化鋁與勃姆石的制備工藝不同，因此它們的微觀結(jié)構(gòu)有較大差別。冶金級氧化鋁跟高純氧化鋁自身為鋁氧六配體與鋁氧四配體的混淆晶格點陣結(jié)構(gòu)，勃姆石自身就是六方密沉積層狀結(jié)構(gòu)，層間以氫鍵連接，與前者比較，因為α-氧化鋁為鋁氧六配體密沉積結(jié)構(gòu)，晶胞以化合鍵相連，在高溫下勃姆石層間氫鍵打開后，形成化合建的活化能，更輕易轉(zhuǎn)化為α相-氧化鋁，同時，晶格空位少，結(jié)晶更。

3.?參比樣品的物理化學機能

參比樣品的雜質(zhì)元素高會對α-相轉(zhuǎn)化率有影響，大局部雜質(zhì)如S

　　I、F

　　E、N

　　A、C

　　A、Mg等都會與Al結(jié)合形成其它物質(zhì)，造成參比樣品存在雜相。同時有些元素比方Na還會形成b-氧化鋁，使參比樣品呈現(xiàn)其余物相，結(jié)晶不。

參比樣品的粒度跟形貌也會對X-射線衍射的檢測帶來影響：

當參比樣品粒度較大，疏散性較差時，入射射線跟反射射線較難穿透顆粒，或者穿透的顆粒層的厚度不夠，造成接收的強度信號弱以及檢測的顆粒數(shù)量不夠充分，代表性差。假如通過研磨參比樣品來降落粒度，會破壞原晶的晶界面，在機械化學作用下生成氫氧化鋁或局部無定形化，使衍射峰強度降落。因為參比樣業(yè)內(nèi)不具體同一的制備標準，易使各實驗室剖析結(jié)果呈現(xiàn)較大差別，增加產(chǎn)業(yè)鏈中的溝通實驗本錢。

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圖4?X-射線衍射儀及原理

實際上盼望參比樣品顆粒原晶形貌是球形或類球形，這樣入射射線不管以何角度射入顆粒，或者顆粒不管以何種微觀位置擺放，都不會影響反射射線，樣品的重現(xiàn)性就能進步。目前標準中對參比樣品的物理化學機能請求低，隨著我國精巧氧化鋁產(chǎn)品的一直進級跟發(fā)展，可預感這種參比樣品已不能滿意對檢測的更高請求。我中心正在從事該標準的勘誤工作，從而更好地適應產(chǎn)品檢測的須要。

　　五、氧化鋁α-相轉(zhuǎn)化率檢測用標準樣品

中國鋁業(yè)鄭州有色金屬研究院有限公司多年從事精巧氧化鋁的生產(chǎn)跟研發(fā)，所屬的國度輕金屬品質(zhì)監(jiān)督考試中心以及托管的國度鋁冶煉工程技巧研究中心，多年來從事輕金屬檢測剖析工作，對利用X-射線衍射進行剖析檢測有著豐富的教訓跟實際基本，對氧化鋁α-相轉(zhuǎn)化率這一指標意識更為深刻，在輕金屬檢測行業(yè)存在引領作用。

圖5 以不同原料制備的參比樣品的形貌，原料分辨為：

　　A、冶金級氧化鋁；

　　B、高純氧化鋁；

　　C、勃姆石

咱們的資料表征檢測跟標準樣品研發(fā)團隊有著多年的工作教訓，在結(jié)合實際領導的基本上，重復試制，同時實時跟蹤國內(nèi)外剖析檢測發(fā)展動態(tài)，研制出了氧化鋁α-相轉(zhuǎn)化率檢測用的參比樣品。該樣品制備進程中利用的儀器、設備均通過國度計量認證，原料選取嚴格把控，在化學成分、粒度、形貌等方面有著更為明白的請求。圖3、圖4是咱們以不同原料制備的參比樣品的形貌的衍射圖，可能很明顯地看出以勃姆石為原料制備的參比樣品更合乎X-射線衍射剖析檢測的實際請求，參比樣品不雜相，檢測結(jié)果重現(xiàn)性好，特點峰強度高，更能滿意精巧氧化鋁剖析檢測的發(fā)展須要。

圖4 ?以不同原料制備的參比樣品的X-射線衍射圖，原料分辨為：

　　A、冶金級氧化鋁；

　　B、高純氧化鋁、

　　C、勃姆石

目前咱們的團隊正在踴躍準備申請國度標準樣品的鑒定工作，寄盼望這項工作的順利發(fā)展可能對氧化鋁α-相轉(zhuǎn)化率指標檢測的同一作出盡力！也為國度輕金屬品質(zhì)監(jiān)督考試中心擔當輕金屬品質(zhì)檢測平臺施展引領跟領導作用！

歡送業(yè)內(nèi)人士征詢領導！

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