電熔氧化鋁

材料介紹

電熔氧化鋁是一種韌性非常好的耐熱高檔研磨材料，用於製作高級切割和研磨工具，適用於高礬高速鋼、奧氏體不鏽鋼、鈦合金等高硬度、高韌性材料的磨削，特別是用於乾磨和易變形易燒傷工件的磨削加工。

顯微結構

電熔氧化鋁做為一種再製品的原料，對顯微結構的控制雖無特定要求，但起碼要求達到高緻密化。反映在顯微結構上就是需要晶體緊密結合和無晶內、晶間氣孔。晶體的形狀和尺寸分布決定著是否實現最緊密堆積。理想狀態應是多邊形粒狀晶體，小晶體填充於大晶體的間隙。早年在光學顯微鏡下觀察緻密燒結氧化鋁，其二維圖像為平直晶界：在SEM下便於觀察晶體的真實形狀。在SEM下拍攝的三維圖像皆為多邊形、近等粒狀結構。在掃描電鏡下可直觀晶體的形狀和大小分布以及某些晶界現象，是研究燒結氧化鋁顯微結構的最佳儀器。

台階形貌

粗略地觀察其台階形貌，主要是展示給人們一個不規則粒狀剛玉鑲嵌分布的印象。不易發現台階生長形貌。這說明，就整體結構而言。台階不是典型結構。

台階生長-運動-台階群-消失的全過程便是晶面的發育過程。對於每個晶體而言，有些能完成全過程，有些則不能。於是便留下台階群形貌。要使所有的晶面皆發育完整就需要：充足的高溫作用時間和足夠的物質(原子輸送)供應。固相燒結材料的物質傳輸主要靠界面擴散，異常緩慢，甚至需要無限長的時間才能達到平衡界面。因此，總要留下台階痕跡，以致於升溫速度愈快、保溫時間愈短，台階群愈多。另一方面也說明，何以稀薄環境相的晶體生長自范性高。

其實，固相燒結材料中晶體台階生長現象還是很普遍的，如方鎂石、鈦酸鋇。

生長和析晶

緻密白剛玉

純度>99%的電熔氧化鋁稱為白剛玉。白剛玉以晶體巨大和多孔為主要特徵。有“熔塊”和“流狀”兩種生產方法。前者可分為中心上部、中心緻密部、邊部、底都和上帽等部位。每個部位的化學組成和晶體形狀都不盡相同：邊部屬於準熔融態，介於燒結和熔融之間，多為鬆散、泡沫狀：中心部位為緻密型料塊。

緻密型料塊為巨大粒狀晶體，達毫米級。雜質主要是六鋁酸鈣和鈉鈣長石，數量極少，基本上賦存予晶界處或可呈晶內包裹相。在孔洞的內壁和裂隙處，很容易發現台階生長和層狀發育的微區結構特徵。

析晶形貌

含α-AI₂O₃較低的電熔剛玉俗稱褐剛玉、棕剛玉或青剛玉。由於含有較多Sio₂、Fe₂O₃、TiO₂、CaO、MgO等雜質，熔體粘度偏低。與白剛玉相比，會使熔體變得稍許像“稀薄環境相”。自形析晶創造一定條件。

在無定形“線圈”基體中向片狀晶體發育的過程，其中一個成了標準六方片狀。這是在自由空間(孔洞)的析晶行為，片狀晶體間沒有軸向規律：但也有定向生長的情況，片狀晶體於自由表面定向析晶和柱狀晶體定向析晶的形貌。在熔塊的空隙中，甚至可以結晶成六方錐體聚形，如果將該晶體懸空，它將是六方雙錐。

燒結和電熔氧化鋁中的台階生長形貌十分相似，大部分台階的階高都在0.2-1.0μm範圍；階距約在2-10μm。台階組之間的分布是沒有取向性的，這就不能將它解釋為解理。誠然，台階生長可熊與雙晶化和解理有一定聯繫，但這種聯繫對於α-AI₂O₃晶體不說，卻是相當偶然的。因為，無論如何剛玉不具備像方鎂石、長石或方解石那樣的結晶習性。台階運動的終結將造成層狀生長，如電熔氧化鋁的層狀形貌十分發育。但不可視其為片狀集合體。剛玉晶體外形無論是粒狀、柱狀或板狀，當其斷裂時造成片狀碎屑是由不同晶面斷裂表面能差：導造成的，即由晶格構造決定的。退一步講，不管人們對台階形貌做何等解釋，必需承認它對α-AI₂O₃晶體，不論是燒結的或電熔的：國內的或國外的，都具有普通意義。以為是新發現的東西，卻是早已存在的。