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“剛玉”到底是個什么東西?

“剛玉”到底是個什么東西?


     在工業材料應用領域,剛玉Z為人熟知的產品是各種剛玉磨料耐磨材料,耐火材料等等;在寶石界,讓人愛不釋手的紅寶石,藍寶石也是剛玉。但剛玉到底是什么,你心里真的有譜么?

    首先聊一下,剛玉為什么叫剛玉?剛玉(CorundumКорунд),名稱源于印度,礦物學名稱,其化學成分是氧化鋁Al2O3。Al2O3有許多同質異晶體,常見的主要有3種晶型,即γ-Al2O3、β-Al2O3(嚴格來說不同質異晶體)、α-Al2O3。其實我們所說的剛玉,指的是α-Al2O3(目前所用到的剛玉,不管是天然的還是得人造的,一般不會是純物質,根據來源不同,工藝不同及需要不同會有其他雜質摻雜,但主晶型應當為α-Al2O3的才能稱之為剛玉)。
    剛玉這種材料有許多特點,其Z為突出的特點是硬度大(莫氏硬度為9),耐高溫(可長期在1600℃以上工作,根據具體材料不同有小小差異),具有優異的光學性能(寶石級剛玉)。天然剛玉礦物資源量少,開采成本高,當今人們正大量用人造剛玉替代天然剛玉。剛玉有寶石級、工業級兩種,下面分別對其相關的應用做簡單整理。
    寶石級寶石概況
    寶石學上具備寶石條件剛玉的稱紅寶石(Ruby)、藍寶石(Sapphire)(PS:在寶石界,紅色的稱為紅寶石,而其他色調的剛玉在商業上統稱藍寶石)。緬甸、斯里蘭卡、泰國、越南、柬埔寨是世界上優質紅寶石、藍寶石Z重要的供應國。其他產出國還有中國、澳大利亞、美國、坦桑尼亞等。由于天然剛玉寶石資源匱乏,為了滿足愛美人士的需求,人造剛玉也大量應用于首飾的設計。人造的剛玉寶石價格合理,花樣多,肉眼難辨,可以滿足一般的裝飾需求。
    寶石級剛玉除了應用首飾產品以外,其在工業上也有許多用途,工業上應用的主要采用人造藍寶石。例如:LED藍寶石襯底材料,藍寶石手表表鏡,藍寶石光學窗口,藍寶石紅外制導窗口,藍寶石眼科手術刀(γ-刀)等。
    相比于天然寶石,人造藍寶石可以輕易獲取更大尺寸,可以給人們的工業應用帶來更多方便。目前人造藍寶石晶體可以通過紫式拉晶法(即提拉法CZ),凱式長晶法(即泡生法KY)及熱交換法(MEN)這三種方法生長。
    工業級剛玉應用舉例
    由于剛玉具備的“硬度大”及“耐高溫”這兩個特點,剛玉在工業上主要用于耐磨材料及耐火材料兩大類。
    研磨材料:可制成研磨球,砂輪、研磨盤、研磨紙及研磨粉(膏)等。用其制造的磨具適用磨削各種硬度較大和抗張強度較高的金屬,如碳鋼、合金鋼、可鍛鑄鐵、硬青銅等,還可作超精研磨、拋光材料。
    耐火材料:剛玉質耐火制品耐高溫,耐腐蝕,廣泛用于多種高溫電爐、窯爐的內襯及制作剛玉爐管、爐芯及高溫電爐配件等在。在化工系統中,作為反應爐和氣化爐的專用爐襯及用作各種反應器皿和管道。
    根據終端需求的不同,制備剛玉的原料也有不同。棕剛玉可以直接取鋁礬土在電弧爐中熔化,提高氧化鋁純度,然后將其凝固塊粉碎、整粒而成。但如果需要制備雜質含量較低的白剛玉,則需要采用高純度的Al2O3粉體材料制備。
 

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