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Al2O3晶型的轉變

Al2O3是制作高鋁磚、剛玉磚及一些耐火澆注料重要原材料之一。其晶型有:α、β、γ、η、δ、σ、x等。外界條件改變時,晶型會發生轉變。在Al2O3這些變體中,只有α- Al2O3 (剛玉)是穩定的,其他晶型都是不穩定的,加熱時都將轉變成α- Al2O3。α- Al2O3晶體結構中,氧離子作六方最緊密排列,鋁離子規則地填充在氧離子空隙中,質點間距小,結構牢固,不易被破壞。α- Al2O3密度為399 g,cm3。

除剛玉外,常見的Al2O3晶型為γ- Al2O3。γ- Al2O3具面心立方晶格,屬于有缺陷的尖晶石結構,即在某些四面體的空隙沒有被充填,因而γ- Al2O3的密度較剛玉小。γ- Al2O3的密度為365 gcrn3。各種Al(OH)3加熱脫水時,約在450形成γ- Al2O3。γ- Al2O3加熱到較高溫轉變為剛玉。但這種轉變要在1000以上溫度時,轉化速度才比較大。

氧化鋁的其他一些不穩定晶型也都是Al(OH)3加熱脫水時,在不同條件下形成的。

σ- Al2O3Al2O3變體中結晶最差的,應為無定形態,但也有人認為它是介于無定形與晶態之間的過渡態。σ- Al2O3Al2O3各種形態中唯一在常溫下能自發水化的形態;比表面積大,表面能高,活性大,與水發生反應。

β- Al2O3 (密度為331 gcrn3)不是純Al2O3,不屬于Al2O3一元系,其化學式為R2O·Al2O3。R2代表K+、Na+等離子。由于β- Al2O3開始發現時忽視了Na2O、K2O等的存在,而被誤認為是Al2O3的一種變體,采用了β- Al2O3這一名稱,并沿用至今。當剛玉處于高溫、堿金屬氧化物條件下,剛玉即可轉變成β- Al2O3。β- Al2O3在高溫下也會逸出堿金屬氧化物而轉化為剛玉。





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