微晶氧化鋁陶瓷的制備

［--微晶氧化鋁陶瓷的制備、應(yīng)用與發(fā)展--］諾貝爾學(xué)術(shù)資源網(wǎng)->材料資源->微晶氧化鋁登錄->注冊(cè)->回復(fù)陶瓷的制備、應(yīng)用與發(fā)展［打印本頁(yè)］ 主題->發(fā)表主題imrking 2007-08-0818:0420世紀(jì)二三十年代以來(lái)，科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，對(duì)陶瓷提出了新的挑戰(zhàn)。盡管陶瓷中的玻璃相使其變得堅(jiān)硬致密，然而也正是它妨礙了陶瓷強(qiáng)度的進(jìn)一步提高。同時(shí)，玻璃相也是陶瓷絕緣性能，特別是高頻絕緣性能差的根源。隨著陶瓷制造工藝的不斷進(jìn)步，特別是對(duì)陶瓷燒結(jié)過(guò)程、顯微結(jié)構(gòu)的深入研究，人們已制造出玻璃相含非常低甚至幾乎不含玻璃相而由許多微小品粒結(jié)合成的結(jié)品態(tài)陶瓷，實(shí)現(xiàn)了從傳統(tǒng)陶瓷到先進(jìn)陶瓷的重大飛躍。先進(jìn)陶瓷材料是指以精制高純?nèi)斯ず铣傻臒o(wú)機(jī)化合物為原料，采用精密控制的工藝，經(jīng)燒結(jié)而制得的陶瓷材料，以其具有的高強(qiáng)度、高硬度、耐磨損、耐腐蝕、耐高溫及聲、光、電、磁等優(yōu)異性能而區(qū)別于傳統(tǒng)陶瓷（日用陶瓷、建筑衛(wèi)生陶瓷等），亦稱(chēng)為高技術(shù)陶瓷、精細(xì)陶瓷、精密陶瓷、現(xiàn)代技術(shù)陶瓷、工業(yè)陶瓷、特種陶瓷等［1］。無(wú)論從材料本身性能或材料所采用的制備技術(shù)來(lái)看，先進(jìn)陶瓷材料已成為陶瓷科學(xué)和材料與工程科學(xué)領(lǐng)域里非?；钴S、極富挑戰(zhàn)性的前沿研究學(xué)科，微晶氧化鋁陶瓷也是先進(jìn)陶瓷材料中異軍突起的重要陶瓷材料之一。國(guó)內(nèi)微晶氧化鋁陶瓷簡(jiǎn)介作為引領(lǐng)我國(guó)先進(jìn)陶瓷技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向的中材高新材料股份有限公司，在20世紀(jì)末已出色完成一批用于航天等高科技領(lǐng)域和現(xiàn)代軍事技術(shù)所不可替代的先進(jìn)陶瓷關(guān)鍵材料，進(jìn)入21世紀(jì)，又依托其在工業(yè)陶瓷領(lǐng)域三十多年所取得的一系列科技成果和研發(fā)經(jīng)驗(yàn)等優(yōu)勢(shì)，加快了公司一系列陶瓷制品的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。目前，公司已是國(guó)內(nèi)最大的微精耐磨氧化鋁陶瓷生產(chǎn)企業(yè)之一，擁有微晶耐磨氧化鋁球石、襯磚和襯片三大類(lèi)產(chǎn)品，其中氧化鋁瓷球擁有從^3到^80的14種規(guī)格，從75MQ到95MQ的9大系列；氧化鋁襯磚擁有H40、H50、H60、H70等4種規(guī)格，90、95兩大系列；氧化鋁襯片有5種規(guī)格，4大系列。年生產(chǎn)總量可達(dá)22000噸，產(chǎn)品規(guī)模始終處于國(guó)內(nèi)同行業(yè)的領(lǐng)跑地位，并居亞洲第一，產(chǎn)品質(zhì)量已獲中國(guó)產(chǎn)品質(zhì)量協(xié)會(huì)頒發(fā)的最高信譽(yù)AAA等級(jí)證書(shū)。中材高新微晶耐磨耐腐蝕氧化鋁產(chǎn)品具有高強(qiáng)度、高硬度、耐磨、耐腐蝕等特性，作為磨介和研磨護(hù)層應(yīng)用于物料的物理粉碎過(guò)程中，廣泛用于建筑衛(wèi)生陶瓷、工業(yè)陶瓷、電子陶瓷、高檔耐火材料、特種水泥、搪瓷、非金屬礦產(chǎn)品深加工、化工及醫(yī)藥、涂料等行業(yè)。它不僅可以提高產(chǎn)品質(zhì)量、大幅度提高化工產(chǎn)品的研磨細(xì)度、減少化工產(chǎn)品雜質(zhì)的引入，而且能提高研磨效率25%-35%，降低能耗30%以上。近年來(lái)，中材高新積極改進(jìn)生產(chǎn)工藝，提高產(chǎn)品質(zhì)量。90B系列氧化鋁制品（球石、襯磚等）的當(dāng)量磨耗^0.2%。，已遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，90G耐磨氧化鋁球石已達(dá)到與意大利BITOSSI公司高檔球相當(dāng)?shù)馁|(zhì)量水平，其當(dāng)量磨耗^0.10%。。滾制成型氧化鋁小尺寸研磨球系列產(chǎn)品，通過(guò)設(shè)備改造和工藝改進(jìn)，其抗沖擊性能及其他質(zhì)量指標(biāo)穩(wěn)步提高。微晶氧化鋁陶瓷及分類(lèi)氧化鋁具有多種晶體結(jié)構(gòu)，大部分是由氫氧化鋁脫水轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定結(jié)構(gòu)的a-A12O3時(shí)所生成的中間相，其結(jié)構(gòu)具不完整性,在高溫下具不穩(wěn)定性，最后轉(zhuǎn)變成a-A12O3。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，計(jì)有a、。、y、。、￡、。、￡、Z、k、入、p及無(wú)定型氧化鋁等12種晶型，最為常見(jiàn)的有a-A12O3、p-A12O3和-A12O3三種晶型。微晶氧化鋁陶瓷是指以高純a-A12O3粉為主要原料，經(jīng)各種陶瓷工藝制成的品相晶粒尺寸小于6pm并以剛玉為主品相的氧化鋁陶瓷材料，其具有高熔點(diǎn)、高硬度、機(jī)械性能好、耐蝕、絕緣等優(yōu)良特性。剛玉是自然界中的一種極硬材料，莫氏硬度為9,僅次于金剛石。剛玉陶瓷的強(qiáng)度非常高，熔點(diǎn)為2050°C，并且這種高強(qiáng)度在1000C以上的高溫下仍能保持，還能夠長(zhǎng)期在高溫富氧的條件下使用，遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于普通的鋼和合金鋼。剛玉的導(dǎo)熱性能非常好，室溫下的導(dǎo)熱率達(dá)29W/m?K，只比鋼鐵等的熱導(dǎo)率稍低，而且高頻下的介質(zhì)損耗低于10-4,是最好的高頻絕緣材料之一。微晶氧化鋁陶瓷通常分可為高純型與普通型兩種。高純型微晶氧化鋁陶瓷指A12O3含量在99.9%以上的氧化鋁陶瓷材料，其燒結(jié)溫度高達(dá)1650-1990C，透射波長(zhǎng)在1?6pm范圍，利用其透光性及可耐堿金屬腐蝕等性能，常用作高壓鈉燈燈管；普通型微晶氧化鋁陶瓷按A12O3含量不同可分為99、95、92、90、85瓷等品種（有時(shí)A12O3含量在80%或75%者也劃為普通氧化鋁陶瓷系列）。其中，99氧化鋁陶瓷材料常用于制作高溫坩蝸、耐火爐管及特殊耐磨材料（如陶瓷軸承、陶瓷密封件及水閥片），在電子工業(yè)中可用作集成電路基板與高頻絕緣材料，在化工行業(yè)常于催化劑載體等；95、92、90氧化鋁瓷主要用作耐腐蝕、耐磨損材料與耐磨部件；85瓷中由于常摻入部分滑石，提高了電性能與機(jī)械強(qiáng)度，可與鈮、鉭等金屬封接，用作電真空裝置器件等。微晶氧化鋁陶瓷材料制備工藝微晶氧化鋁陶瓷材料的制備工藝可表示如下［3］：原料配料研磨加工制粉（制漿、制泥） 成型（半干壓、滾制、等靜壓、注漿、離心注漿、熱壓鑄、擠出） 干燥燒成檢選（冷加工）包裝入庫(kù)出廠原料作為陶瓷原料主要成分之一的氧化鋁在地殼中含量非常豐富，在巖石中平均含量為15.34%，是自然界中僅次于SiO2存量的氧化物。一般應(yīng)用于陶瓷工業(yè)的氧化鋁原料主要有兩大類(lèi)：一類(lèi)是工業(yè)氧化鋁，另一類(lèi)是電熔剛玉。（1）工業(yè)氧化鋁：工業(yè)氧化鋁一般是以含鋁量高的天然礦物鋁土礦（由鋁的氫氧化物，如一水硬鋁石（xAl2O3?H2O）、一水軟鋁石、三水鋁石等氧化鋁的水化物組成）為原料，通過(guò)化學(xué)法（主要是堿法，多采用拜爾一一堿石灰法）處理，除去硅、鐵、鈦等雜質(zhì)，制備出氫氧化鋁經(jīng)煅燒而制得其礦物成分絕大部分是-A12O3。工業(yè)氧化鋁是白色松散的結(jié)品粉末，顆粒是由許多粒徑小于0.川m的Y-A12O3晶體組成的多孔球形聚集體，其孔隙率約為30%,平均顆粒粒徑為40?70^m，工業(yè)氧化鋁粉料的掃描電鏡如圖1所示［2］。工業(yè)氧化鋁的三項(xiàng)主要雜質(zhì)成分中，Na2O和Fe2O3會(huì)降低氧化鋁瓷件的電性能。Na2O的含量應(yīng)在0.5%?0.6%,Fe2O3含量應(yīng)小于0.04%。另外，在電真空瓷件中，工業(yè)氧化鋁中不得含有氯化物、氟化物等，因?yàn)樗鼈兡芮治g電真空裝置。（2）電熔剛玉：電熔剛玉是以工業(yè)氧化鋁或富含鋁的原料在電弧爐中熔融，緩慢冷卻使晶體析品出來(lái)，其A12O3含量可達(dá)99%以上，Na2O含量可減少至0.1%?0.3%。電熔剛玉的礦物組成主要是a-Al2O3，純正的電熔剛玉呈白色，稱(chēng)為白剛玉；熔制時(shí)加入氧化銘，可制成紅色的銘剛玉；加入氧化鋯時(shí)可制成鋯剛玉；電熔剛玉中含有TiO2則稱(chēng)鈦剛玉。這一系列的電熔剛玉由于熔點(diǎn)高硬度大，是制造高級(jí)耐火材料、高硬磨料磨具的優(yōu)質(zhì)原料。粉料（漿料、泥料）制備將合格的高溫氧化鋁粉料，根據(jù)產(chǎn)品性能的要求與成型工藝的特點(diǎn)，按配方配料后經(jīng)研磨設(shè)備（球磨機(jī)、攪拌磨等）加工至要求細(xì)度，制備出合格的坯用粉料、漿料、泥料。采用半自動(dòng)或全自動(dòng)干壓成型，對(duì)粉體有一定的工藝參數(shù)要求，需要采用噴霧造粒法對(duì)粉體進(jìn)行處理、粉料顆粒呈現(xiàn)圓球狀，以利于提高粉體流動(dòng)性便于成型中自動(dòng)充填模壁。此外，為減少粉料與模壁的摩擦，還需添加1%?2%的潤(rùn)滑劑（如硬脂酸鋁等）及粘結(jié)劑PVA。噴霧造粒后的粉體必須具備流動(dòng)性好、密度松散，顆粒級(jí)配比理想等條件，以獲得較大素坯密度。采用擠壓成型或注射成型時(shí)，粉料中需引入粘結(jié)劑與可塑劑，有機(jī)粘結(jié)劑應(yīng)與氧化鋁粉體均勻混合，以利于成型操作。采用熱壓鑄工藝成型時(shí)可不加入粘結(jié)劑。成型氧化鋁陶瓷制品成型方法常采用的有：干壓、注漿、擠出、等靜壓（十法、濕法）、注凝、流延、熱壓鑄、離心注漿等多種成型方法。不同的產(chǎn)品，因其形狀、尺寸、造型復(fù)雜與精度各異，需要采用合理的成型方法。燒成將顆粒狀陶瓷坯體致密化并形成固體材料的技術(shù)方法叫燒結(jié)。燒結(jié)即將坯體內(nèi)顆粒間空洞排除，將少量氣體及雜質(zhì)有機(jī)物排除，使顆粒之間相互生長(zhǎng)結(jié)合，形成新的物質(zhì)的方法。目前除一些高附加值氧化鋁陶瓷產(chǎn)品或國(guó)防軍工需用的特殊零部件、如陶瓷軸承、反射鏡、核燃料及槍管等制品采用熱等靜壓燒成方法外，大部分采用普通常壓燒結(jié)技術(shù)。有些氧化鋁陶瓷材料在完成燒結(jié)后，尚需進(jìn)行冷加工。由于氧化鋁陶瓷材料硬度較高，需用更硬的研磨拋光磚材料對(duì)其作精加工，如SiC、B4C或金剛鉆等。通常采用由粗到細(xì)磨料逐級(jí)磨削，最終表面拋光，一般可采用小于1Mm微米的Al2O3微粉或金剛鉆膏進(jìn)行研磨拋光。此外激光加工及超聲波加工研磨及拋光的方法亦可采用，有些氧化鋁陶瓷零件還需與其它材料作封裝處理。工藝條件對(duì)氧化鋁燒結(jié)性能和顯微結(jié)構(gòu)的影響氧化鋁陶瓷制備環(huán)節(jié)中的各工藝條件都對(duì)它的燒結(jié)和顯微結(jié)構(gòu)有極大影響。這些制備環(huán)節(jié)包括：粉體的制備過(guò)程、粒徑和粒度分布、成型方法、生坯密度、燒結(jié)溫度、升溫速率、保溫時(shí)間、燒成氣氛、是否加壓等等。原料粉體原料粉體的影響，主要指的是粉體的粒徑和粒度分布的影響。但同時(shí)涉及粉體的制備過(guò)程，所含的雜質(zhì)以及處理過(guò)程中的團(tuán)聚現(xiàn)象等。不同的粉體制備方法，由于自身的特點(diǎn)和采用的原料的區(qū)別，可能導(dǎo)致粉體在雜質(zhì)的種類(lèi)和含量、粉體的粒徑和粒度分布上有較大差異，從而對(duì)氧化鋁陶瓷的燒結(jié)和顯微結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不同程度的影響。例如溶膠——凝膠制備的氧化鋁粉具有高度的化學(xué)均勻性、高純度、超微尺寸顆粒，而傳統(tǒng)的拜爾法生成的氧化鋁粉則純度較低，且存在嚴(yán)重的團(tuán)聚現(xiàn)象。國(guó)外學(xué)者研究了在保持顆粒中位粒徑不變的情況下，改變顆粒尺寸分布的標(biāo)準(zhǔn)偏差來(lái)考察這種影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，寬顆粒分布使燒結(jié)中期致密化速率加快；窄分布延長(zhǎng)燒結(jié)中期的時(shí)間，使燒結(jié)后期品粒粗化現(xiàn)象減少，最終致密度較高。這是由于級(jí)配的存在，使得樣品顆粒之間接觸點(diǎn)增多，減小了擴(kuò)散路徑的原因。雖然初始致密化速率較高，但寬粒度分布同時(shí)強(qiáng)化了燒結(jié)中期晶粒的生長(zhǎng)，由于晶粒生長(zhǎng)與坯體致密化是兩個(gè)相互競(jìng)爭(zhēng)的反應(yīng)，因而燒結(jié)中期致密化速率比近單一尺寸樣品的致密化速率減小的快。另外，對(duì)于給定的粉料系統(tǒng)，存在一個(gè)最合適的粒度分布范圍，使樣品表現(xiàn)最好的燒結(jié)性。當(dāng)粗晶粉體與相對(duì)少量的細(xì)品粉體摻在一起的時(shí)候，對(duì)制品是有害的。生坯密度生坯的影響包括氧化鋁生坯成型方法和生坯密度的影響。氧化鋁結(jié)構(gòu)陶瓷的成型一般采用干壓、等靜壓、熱壓和等靜壓熱壓法等。不同的方法具有不同特點(diǎn)，對(duì)氧化鋁陶瓷燒結(jié)性能和顯微結(jié)構(gòu)的影響也會(huì)有所不同，致密化速率強(qiáng)烈依賴于生坯密度，而品粒生長(zhǎng)則與生坯密度沒(méi)有關(guān)系。燒結(jié)體密度在相對(duì)密度0.80以下時(shí)，致密速率強(qiáng)烈依賴于生坯密度；當(dāng)燒結(jié)體密度大于0.80時(shí)則沒(méi)有明顯的影響。熱處理在所有工藝參數(shù)中，溫度對(duì)氧化鋁的燒結(jié)是最直接的影響因素。產(chǎn)品的致密化速率、最終結(jié)構(gòu)往往也反映了它經(jīng)歷過(guò)什么樣的熱處理過(guò)程。在燒結(jié)早期，未經(jīng)預(yù)熱的樣品致密化速率緩慢，預(yù)熱后的樣品致密速率隨密度線性增加。燒結(jié)后期，經(jīng)過(guò)預(yù)熱的樣品在相對(duì)密度97%后致密速率下降更快，最終致密度較低；未預(yù)熱的樣品最終致密度稍高。未預(yù)熱的樣品品粒大，而預(yù)熱則使品粒尺寸更加均一。這是由于未經(jīng)預(yù)熱的樣品早期致密化速率下降的時(shí)候，發(fā)生了晶粒的長(zhǎng)大造成的。添加劑早在1954年，阿肯色州立大學(xué)的Smothers和Reynolds教授就添加劑對(duì)Al2O3燒結(jié)的影響作了大量的研究。并按添加劑對(duì)Al2O3燒結(jié)作用的作用效果，劃分成明顯促進(jìn)Al2O3燒結(jié)（包括Ti、Nb、Mn、Cu、Ge的氧化物），對(duì)Al2O3燒結(jié)無(wú)明顯影響（包括Ga、Y、P、Fe、Th、Ce、Zr、Co的氧化物）以及對(duì)Al2O3燒結(jié)起阻礙作用（主要包括鹵素金屬化合物、堿金屬的氧化物等）的三類(lèi)。并對(duì)其機(jī)理進(jìn)行了初步探討。時(shí)至今日，人們已經(jīng)就添加劑對(duì)氧化鋁燒結(jié)的影響機(jī)理進(jìn)行了大量研究，并通過(guò)研究顯微結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系，深入探討了添加劑對(duì)氧化鋁陶瓷的影響，取得了初步共識(shí)：（1）添加劑自身或與基體反應(yīng)生成液相：氧化鋁是玻璃的中間體，在許多玻璃中都具有一定的溶解度，如MgO-Al2O3-SiO2（MAS）,CaO-Al2O3-SiO2（CAS）,Li2O-Al2O3-SiO2（LAS）系統(tǒng)。在這些玻璃相存在的情況下，可通過(guò)溶解一沉淀機(jī)理，促進(jìn)氧化鋁燒結(jié)。同時(shí)使氧化鋁品粒在長(zhǎng)大過(guò)程中出現(xiàn)擇優(yōu)生長(zhǎng)。在一個(gè)方向上具有較高的生長(zhǎng)速率，形成棒品。與基體氧化鋁形成固溶體。與基體氧化鋁通過(guò)固相反應(yīng)生長(zhǎng)出新的復(fù)合相。其他因素其它因素主要包括爐內(nèi)氣氛、燒結(jié)過(guò)程中是否加壓等。早在1962年，Coble就討論了不同氣氛對(duì)燒結(jié)的影響。指出摻雜質(zhì)量含量為0.25%MgO的A12O3在氫氣和氧氣中可燒結(jié)到理論密度，而在空氣、氮?dú)饣驓鍤庵胁荒?。壓力的存在有助于氣孔的排空，促進(jìn)樣品的致密。同時(shí)，對(duì)于無(wú)壓燒結(jié)的樣品，氣氛對(duì)氧化鋁材料的密度也有重要影響，不同氣氛下樣品的晶粒大小，尺寸分布，晶粒的長(zhǎng)徑比等，都出現(xiàn)顯著差異。氮?dú)夥障聼Y(jié)的樣品，品粒長(zhǎng)徑比更大，尺寸更小，粒度分布也更窄。陶瓷的制備過(guò)程，有著復(fù)雜的作用機(jī)理和影響方式，制備過(guò)程中每一個(gè)步驟都可能極大的影響到燒結(jié)和顯微結(jié)構(gòu)。因此控制好制備過(guò)程中的工藝參數(shù)，或者通過(guò)引進(jìn)和研發(fā)新的工藝方法以獲得理想結(jié)果，一直是材料工作者努力的方向。微晶氧化鋁陶瓷在各行業(yè)的應(yīng)用現(xiàn)狀微晶氧化鋁陶瓷具有高強(qiáng)度、高硬度、耐磨損、耐腐蝕、耐高溫及高絕緣、低介電損耗、電性能穩(wěn)定等特性，是先進(jìn)陶瓷材料中應(yīng)用領(lǐng)域最廣、用量最大、發(fā)展?jié)摿ψ畲蟮囊环N新型工業(yè)材料。全球范圍內(nèi)的能源緊張和生態(tài)環(huán)境保護(hù)意識(shí)的增強(qiáng)，促進(jìn)了微晶氧化鋁陶瓷快速發(fā)展。建筑陶瓷行業(yè)城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快、城鎮(zhèn)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和居民住宅建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，為建材業(yè)及微晶氧化鋁陶瓷在建筑陶瓷行業(yè)的應(yīng)用提供了廣闊的市場(chǎng)和發(fā)展空間。在過(guò)去的十年間，全球建筑陶瓷產(chǎn)量平均年增長(zhǎng)4.61%，2005年達(dá)到58.3億平方米，我國(guó)建筑陶瓷產(chǎn)量平均年增長(zhǎng)11%左右，2005年達(dá)到35億平方米。據(jù)測(cè)算，2005年，全球陶瓷生產(chǎn)需要各種研磨介質(zhì)540萬(wàn)噸左右，產(chǎn)值約150億元，其中微晶氧化鋁陶瓷研磨介質(zhì)為各種研磨介質(zhì)中的高檔產(chǎn)品，年產(chǎn)量約為30萬(wàn)噸，僅占各種研磨介質(zhì)總需求量的5.5%；國(guó)內(nèi)陶瓷生產(chǎn)需要各種研磨介質(zhì)350萬(wàn)噸左右，產(chǎn)值約90億元，其中微晶氧化鋁陶瓷研磨介質(zhì)年產(chǎn)量為6萬(wàn)噸左右，僅占各種研磨介質(zhì)總需求量的1.7%。由于微晶氧化鋁陶瓷研磨介質(zhì)優(yōu)良的耐磨性能以及高品質(zhì)陶瓷產(chǎn)品對(duì)研磨介質(zhì)的要求，未來(lái)微晶氧化鋁陶瓷研磨介質(zhì)逐步取代其它研磨介質(zhì)將成為必然趨勢(shì)。就目前建筑陶瓷產(chǎn)量，若所需研磨介質(zhì)全部用微晶氧化鋁陶瓷研磨介質(zhì)替代，預(yù)計(jì)全球需要微晶氧化鋁陶瓷研磨介質(zhì)約210萬(wàn)噸左右，產(chǎn)值約178億元。國(guó)內(nèi)需要微晶氧化鋁陶瓷研磨介質(zhì)約120萬(wàn)噸，產(chǎn)值約100億元。微晶氧化鋁陶瓷研磨介質(zhì)應(yīng)用于中高檔建筑衛(wèi)生陶瓷生產(chǎn)，不僅可大幅度提高生產(chǎn)效率、降低物料研磨能耗33%左右，并可減少對(duì)天然研磨材料的依賴，在節(jié)能降耗和保護(hù)生態(tài)環(huán)境方面發(fā)揮了重要作用。非金屬礦深加工行業(yè)礦產(chǎn)資源是支撐國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，其開(kāi)發(fā)利用程度，尤其是被稱(chēng)作“工業(yè)礦物”的非金屬礦產(chǎn)的開(kāi)發(fā)利用程度，已成為衡量一個(gè)國(guó)家工業(yè)化程度的重要標(biāo)志，受到世界各國(guó)的高度重視。非金屬礦深加工不僅可為非金屬礦本身創(chuàng)造出很高的附加值，更重要的是深加工材料的應(yīng)用將使許多相關(guān)行業(yè)的產(chǎn)品的性能、用途發(fā)生巨大變化，并可產(chǎn)生出許多性能特異的新品種。目前全世界每年通過(guò)破碎和磨礦的非金屬礦物達(dá)數(shù)十億噸，需要大量微晶氧化鋁陶瓷研磨介質(zhì)及其它各種研磨介質(zhì)。其中僅在重鈣、高嶺土、滑石、石英、硅酸鋯等礦物的研磨與超細(xì)加工方面，國(guó)內(nèi)對(duì)微晶氧化鋁陶瓷研磨介質(zhì)的年需求量為5萬(wàn)噸左右，國(guó)際市場(chǎng)年需求量30萬(wàn)噸以上，產(chǎn)值約40億元。在金屬選礦行業(yè)，微晶氧化鋁陶瓷制品作為研磨介質(zhì)應(yīng)用主要集中在部分含酸銅礦石研磨、金及稀有金屬選礦和超細(xì)研磨方面，以減少礦物對(duì)研磨介質(zhì)的腐蝕和提高回收率，近十年來(lái)應(yīng)用量快速增長(zhǎng)，市場(chǎng)前景廣闊。建國(guó)后我國(guó)各類(lèi)礦產(chǎn)資源因大規(guī)模建設(shè)的需要得到大量的開(kāi)發(fā)利用，經(jīng)過(guò)50多年的開(kāi)采，富礦資源逐步匱乏，貧、細(xì)、雜礦源越來(lái)越多，難選冶礦所占比重越來(lái)越大。為有效利用這些寶貴的礦產(chǎn)資源，提高資源利用率，礦山行業(yè)加大科技資金投入進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新和技術(shù)改造，以較低成本在選煉前將有用礦物和無(wú)用礦物有效分離。由于微晶氧化鋁陶瓷制品純度高、化學(xué)穩(wěn)定性好，不會(huì)與被磨物料產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，不污染被磨物料，在非金屬礦和部分有色金屬礦深加工領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越廣。石化行業(yè)在現(xiàn)代燃料工業(yè)和化學(xué)工業(yè)的生產(chǎn)中，80%以上采用了催化過(guò)程。催化劑是影響化學(xué)反應(yīng)的重要媒介物，是許多化工產(chǎn)品開(kāi)發(fā)生產(chǎn)的關(guān)鍵。氧化鋁作為吸附劑、催化劑、催化劑載體具有比表面積大、活性高、吸附能力強(qiáng)和良好的耐壓、耐腐蝕等特點(diǎn)，廣泛用于石油煉制、石油化工、化肥、天然氣及環(huán)保等行業(yè)。據(jù)統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)，全球催化劑市場(chǎng)規(guī)模一直處于增長(zhǎng)狀態(tài)，2005年達(dá)到113億美元，其中僅重整催化劑需求量達(dá)20萬(wàn)噸以上，價(jià)值約12億元人民幣。電子行業(yè)氧化鋁電子陶瓷基片產(chǎn)品作為厚膜集成電路、聚焦電位器、致冷器、覆銅板、網(wǎng)絡(luò)電阻、臭氧發(fā)生器等的基礎(chǔ)元件廣泛應(yīng)用于微電子行業(yè)。隨著我國(guó)電子工業(yè)特別是微電子工業(yè)的迅速發(fā)展，對(duì)氧化鋁陶瓷基片的需求量不斷增大，目前我國(guó)每年需求量在100萬(wàn)平方米以上，產(chǎn)值約3億元，其中少量特殊規(guī)格需從國(guó)外進(jìn)口。其它行業(yè)微晶氧化鋁陶瓷的耐磨性是錳鋼的260倍、高銘鑄鐵的171倍，在鋼鐵行業(yè)、火力發(fā)電的輸料、配料制粉、排灰除塵系統(tǒng)及其它防磨工程中應(yīng)用能大大減少設(shè)備的物料磨損，使設(shè)備使用壽命延長(zhǎng)，生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)綜合成本下降，且不會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生任何危害。在高速、高溫、重磨損、強(qiáng)腐蝕等惡劣工作環(huán)境下，設(shè)備的腐蝕毀壞嚴(yán)重。由于微晶氧化鋁陶瓷制品具有良好的防腐蝕性和耐磨性，是較強(qiáng)侵蝕環(huán)境下替代金屬及塑料的理想材料且其應(yīng)用已經(jīng)展現(xiàn)出不斷增長(zhǎng)的勢(shì)頭，成為最具前景的耐磨損、抗腐蝕的材料之一[4]。微晶氧化鋁制品在采礦和礦物加工領(lǐng)域，應(yīng)用于管路、除塵器、氣動(dòng)粉末傳送機(jī)、滑槽和燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)部件的防磨保護(hù)；還用于煤炭、礦石、砂、尾礦、金屬粉末、油砂、水泥、肥料及其它的散料和粉末材料以及各種磨損/浸蝕材料的生產(chǎn)、加工、分餾、處理和運(yùn)輸?shù)仍S多部件，用于凈化和礦物顆粒分級(jí)的水力旋流器的陶瓷部件等［5］。微晶氧化鋁磚和彎曲板成功地用作燃煤發(fā)電設(shè)備的內(nèi)襯，這種內(nèi)襯材料用于煤粉顆粒的高速供料、燒嘴、飛灰和殘?jiān)奶幚淼?，尤其是煤燃燒時(shí)產(chǎn)生的飛灰含有較高的石英及不同礦物和渣料成份，它們的磨蝕能力比煤粒還強(qiáng)。由于飛灰的成份不同，灰漿的pH值范圍很大（2.5-12），具有很強(qiáng)的腐蝕性。因此微晶氧化鋁制品用作燃煤發(fā)電設(shè)備的內(nèi)襯的較為理想材料。微晶氧化鋁陶瓷被制造成泵和閥門(mén)的耐磨部件，這些部件包括泥漿泵的轉(zhuǎn)子、柱塞、泵蝸殼內(nèi)襯、軸套和輪環(huán)、球閥和盤(pán)式閥等，廣泛的應(yīng)用于化工、石化、采礦、食品、泥漿和造紙工業(yè)中。微晶氧化鋁陶瓷，尤其是氧化鋁含量97%以上的微晶氧化鋁陶瓷在石油和天燃?xì)獾你@探設(shè)備上典型的應(yīng)用是作為噴嘴、閥座、調(diào)節(jié)裝置、泵配件、鉆頭配件等，可以在高壓、振動(dòng)環(huán)境下，甚至在有酸和堿存在的情況下正常工作。微晶氧化鋁陶瓷還可作為噴灑肥料和農(nóng)用殺蟲(chóng)劑的噴嘴，也可用于噴霧干燥機(jī)上噴灑陶瓷泥漿（主要為瓷制品泥漿）的噴嘴和噴砂嘴。其用于電纜、電線和螺紋導(dǎo)軌，可在高速摩擦磨損睛況下，減少