氧化铝陶瓷通常指α—Al2O3含量为70%以上的氧化铝陶瓷。含α—Al2O3量高的氧化铝陶瓷有时以其主晶相的矿物名称命名，称为刚玉。氧化铝陶瓷为离子键化合物，和其它机械强度更高或耐热性更好的MgO、Y2O3、ZrO2、SiC、Si3N4陶瓷相比较，它更容易烧结，易达到理论密度，烧结制品呈半透明状，对可见光和红外光有较高的透过率。同时原料丰富、价格低，已有较成熟的工艺。它的本征脆性正通过与ZrO2、CeO2、TiC、SiC等复合而得到改善，一种韧性好、抗机械冲击，而高温强度又好的复相陶瓷正在出现。氧化铝陶瓷不仅是传统的耐火材料，工程陶瓷，而且是应用最为广泛的电子陶瓷，也是一种生物陶瓷。

1.性能与应用

氧化铝陶瓷与金属和塑料相比，有如下独特优点：

（1）透光性　半透明氧化铝陶瓷有良好的透光性，加之能耐高温化学腐蚀，能承受热冲击和有高的绝缘性，为第三代光源—高压钠灯的制造提供了必要的灯管材料。金属卤化物灯进一步提高质量和寿命，也需要用半透明氧化铝陶瓷作灯管。氧化铝陶瓷透紫外光（大于0.2μm）和红外光（小于6μm）的性能与可见光相近。

（2）绝缘性　氧化铝陶瓷电性能优异，且耐高温、热导、抗弯强度、耐磨性均优于塑料，又有与多种金属如铜、镍、钼、钨、铁、锆、铌等进行可靠的气密封接，它的蒸汽压低、放气少，且不透气。用作发动机的火花塞已有很长的历史；高频电子器件上代替玻璃和石英玻璃可使电子器件尺寸大大减少；近年来已为计算机和电子工业用作集成电路基片的基本材料，其中包括厚膜、薄膜及多层基片及其封装外壳。

由于氧化铝陶瓷的耐热性和散热性优于石英玻璃和玻璃，用它制作大功率氩离子激光器，不仅寿命长，而且体积仅为石英激光器的1/7；此外，还可制作纯金属（铜锰和铅）蒸气激光器。

（3）耐磨性　氧化铝陶瓷因硬度高、耐磨、同时比硬质合金更耐热和耐腐蚀，因此作为工程陶瓷已得到普遍的应用，如切削工具、化学泵、阀门、磨环、模具。

（4）生物相容性　氧化物陶瓷的生物相容性好，属生物惰性材料，已用作齿根、髋关节、膝关节等人工骨骼。

2.氧化铝粉料的制备

氧化铝粉料的纯度、颗粒大小及分布与活性是影响氧化铝陶瓷工艺和制品性能的重要因素。常用的氧化铝粉料可为两大类：一类是工业用的普通氧化铝粉料，它是从天然矾士矿制取，即碱法生产氧化铝工艺，其价格低廉；另一类是用化学方法制取的高纯、超细活性粉料，主要用作半透明氧化铝陶瓷及高韧性陶瓷的原料。氧化铝粉料主要晶型有α—Al2O3和γ—Al2O3，其它如δ—Al2O3，ξ—Al2O3则含量甚少。

高纯、超细、活性氧化铝粉料的制备方法有以下几种：

（1）铝铵矾热分解法　简单的铝盐，如Al2（SO4）3、AlCl3、Al（NO3）2等，热分解所得的氧化铝粉料分散性及活性均不高。若用铝盐合成铝铵矾，并经过多次结晶提纯制取高纯度大分子的铝铵矾，再将其快速加热分解，即可制得比表面大，分散性好的γ—Al2O3粉料，经加热至1100～1300℃转相即制得α—Al2O3的粉料；随着转相温度升高和时间延长，α—Al2O3含量增加，颗粒增大，团聚体减少。转相后的粉料经过研磨即制得烧结性好的超细粉料。该粉料较普通粉料烧结温度低100～200℃，能烧结至理论密度，制品呈半透明状。

（2）硫酸铝铵法　将多次重结晶提纯的硫酸铝铵热分解。分解反应为：(www.daowen.com)

（3）碱式碳酸氢铝铵法　其分解反应为：

γ—Al2O3的比表面可达600m2/g。

（4）高压釜法　用高纯铝（99.99%）直接在300～500℃的高压蒸气中（34～340Pa）氧化生成γ—Al2O3，再经高温转相即得到以α—Al2O3为主相的料粉。

（5）低温化学法　将一定浓度的Al2（SO4）3溶液喷入用干冰或丙酮冷却的己烷浴内，使液滴速冷成珠状：将液滴冻珠脱水，干燥后经1050～1300℃分解、转相、可制得分散性好的超细α—Al2O3为主相的粉料。

3.烧结

陶粉料本身的特性之外，影响氧化铝陶瓷烧结的其它工艺因素有：添加剂、成型方法、温度制度（升温、降温温度及保温温度和时间）、气氛和压力等。

（1）添加剂在烧结中的作用

纯氧化铝粉在烧结过程中，伴随有晶粒的长大，且一些晶粒异常长大，称之为二次重结晶，会造成制品开裂或气孔被包入晶粒内形成缺陷而达不到充分致密。添加MgO等添加剂后，可抑制二次重结晶，使氧化铝陶瓷接近理论密度并成为半透明陶瓷。对添加剂在烧结过程中的作用进行了广泛研究，主要有固溶扩散、钉扎效应和液相烧结等。

（2）气氛和压力对烧结的影响

即使添加了MgO及稀土氧化物的Al2O3陶瓷，在空气中烧结也只能接近理论密度；只有在真空或氢气中烧结才具有较好的透光性。此时残余气孔率仅为0.0x%左右，总透光达95%左右。但因晶粒取向紊乱引起光散射，直线透光仅为20～40%，若采用热压烧结工艺，使晶粒沿C轴方向择优取向，直线透光率即可提高到60%。

添加0.25wt%NiO，在氧气中可烧结到接近理论密度；在空气中则因晶粒生长速度大于气孔排出速度，而不能达到理论密度。