隨著太陽能硅晶片切割行業的興起，傳統超硬、耐高溫材料之一的碳化硅頓時成為超級磨料明星。因為金剛石微分生產的切割、磨削工具廣泛的應用到五金、建筑陶瓷石材切割拋光等領域，也使得金剛石粉體被普通百姓所熟知。而剛玉作為一種非常重要的磨料、耐高溫粉體材料在普通人眼中卻顯得有些默默無聞甚至是有些陌生。其實剛玉作為使用歷史悠久的超硬、耐高溫材料，至今仍然廣泛的應用在各種工業領域中，發揮著重要的作用。本文將簡要的向讀者介紹剛玉的種類及其特點，以期能夠加深大家對剛玉家族各成員的認識。

α型氧化鋁晶體叫做剛玉，常因含有不同的雜質而呈現不同的顏色．剛玉一般呈帶藍或帶黃的灰色，有玻璃或金剛光澤，硬度僅次于金剛石和碳化硅，能耐高溫。自然界存在天然的剛玉，紅寶石、藍寶石就是天然剛玉。工業生產使用的剛玉多數是人工合成的，隨著加工工藝和參雜的其它元素成分的不同，剛玉可分為白剛玉、棕剛玉等多種類型。下文將向大家介紹幾種常見的剛玉種類及其特性。

1、白剛玉

白剛玉是以優質鋁氧化粉為原料，白剛玉經電熔提煉結晶而成， 純度高、自銳性好、耐酸堿腐蝕、耐高溫、熱態性能穩定。白剛玉硬度略高于棕剛玉，韌性稍低，純度高、自銳性好、磨削能力強、發熱量小、效率高、耐酸堿腐蝕、耐高溫熱穩定性好。用白剛玉粒度砂制成磨具，適用于磨削高碳鋼、高速鋼及不銹鋼等細粒度磨料，白剛玉還可以用于精密鑄造和高級耐火材料。

2、棕剛玉

棕剛玉是以鋁礬土、無煙煤和鐵屑為原料，在電弧爐內經高溫冶煉而成。在冶煉過程中，無煙煤中的碳將礬土中的氧化硅、氧化鐵和氧化鈦等雜質還原成金屬，為些金屬結合在一起成為鐵合金，由于其比重較剛玉熔液大而沉降至爐底與剛玉熔液分離。僅有少量的雜質夾雜在剛玉熔快中。棕剛玉的主要礦物成份為物理剛玉，三方晶系，少量的礦物雜質有：硅酸鈣、鈣斜長石、富鋁紅柱石（又稱莫來石）、鈦化物、玻璃體及少量鐵合金等。棕剛玉的抗破碎能力較強，抗氧化、抗腐蝕，具有良好的化學穩定性，是一種用途廣泛的磨料。適用于磨削抗張強度高的金屬材料，如普通碳素鋼、硬青銅、合金鋼的細磨和精磨，磨加工螺紋和齒輪等。

3、鉻剛玉（又稱紅剛玉）

鉻剛玉的冶煉工藝與白剛玉相同，只是在冶煉過程中加入一定量的氧化鉻，呈淺紫色或玫瑰色。鉻剛玉中由于引入Cr元素改善了磨料的韌性，其韌性較白剛玉高，而硬度與白剛玉相近，用于加工韌性較大的材料時，其加工效率比白剛玉高，并且工件表面的光潔度也較好，鉻剛玉適應于加工韌性高的淬火鋼、合金鋼、精密量具及儀表零件等光潔度要求較高的工件。

4、微晶剛玉

微晶剛玉所采用的原材料及冶煉方法與棕剛玉基本相同，在停爐后立即把熔液通過流放或傾倒的方法倒入枝模子內急速冷卻，因而得到微細結晶的集合體。微晶剛玉在冶煉過程中，雜質的還原程度較差，Al2O3含量為94~96%，晶體尺寸一般在80~300微米，晶體占57~85%，最大晶體尺寸不超過400~600微米。它具有強度高，韌性較大的特點。適用于重負荷磨削，可以磨削不銹鋼、碳素鋼、軸承鋼以及特種球墨鑄鐵等材料，由于磨粒在磨削過程中呈微刃破碎狀態，也被用于精密磨削甚至鏡面磨削。

5、單晶剛玉

單晶剛玉是以礬土、無煙煤、鐵屑和黃鐵礦為原材料，在電弧爐內共熔，礬土中的氧化鐵、二氧化硅和氧化鈦先后被還原并組成鐵合金從熔液中沉降至爐底。一小部分氧化鋁與碳、硫化亞鐵起復分解反應，生成少量的硫化鋁填充在單晶顆粒之間，當熔塊冷卻后放入水中時，硫化鋁被溶解，而被硫化鋁隔開的單晶剛玉即可分散開成為自然粒度的磨料。單晶剛玉呈灰白色，其顆粒形狀多為等積形，晶體內不含雜質，具有多棱角的切削刃，在同樣的磨削力作用下，所形成的力矩小于其它磨料，因此它不易折碎，機械強度較高，單顆粒抗壓強度為22~38kg，而棕剛玉僅為10~20kg。單晶剛玉由于有較高的硬度和韌性，所以切削能力較強，可用來加工工具鋼、合金鋼、不銹鋼、高鋇鋼等韌性大、硬度高的難磨材料。

6、鋯剛玉

鋯剛玉是以鋁氧粉和鋯英石為原料，在電弧爐內經高溫冶煉而成，整個過程基本上是一個熔化再結晶的過程。它是一種由α——Al2O3,與ZrO2組成的共晶集合體，在冶煉過程中應盡可能使兩種結晶相互交錯構成微晶型晶體。鋯剛玉適用于高速重負荷磨削，可荒磨鑄鐵、鑄鋼、合金鋼和高速鋼等，特別適合于鈦合金、耐熱合金、高釩鋼、不銹鋼的磨加工。  

7、鐠釹剛玉

鐠釹剛玉的制造工藝與白剛玉相似，其差異是在冶煉過程中加入約0.175%的鐠釹富集物（氧化鐠、氧化釹、氧化鑭）。大量的磨削試驗證明其磨削性能優于白剛玉，適用磨削不銹鋼、高速鋼、球磨鑄鐵、高錳鑄鋼及某些耐熱合金等。

8、黑剛玉

黑剛玉磨料是以優質的礬土為主要原料，少加還原劑而后,在電弧爐內經高溫冶煉而成，色澤呈黑色。硬度適中，其韌性較大耐磨棱角鋒利，自銳性強，磨削是發熱量少，且加工面無劃痕，拋光潔度高；比棕剛玉拋光能力提高一倍以上，拋光潔度提高二級以上。適用于不銹鋼，金屬制品電鍍前底面拋光和噴沙，它適用于玻璃、竹木、石材等制品的磨削和拋光．黑剛玉廣泛應用于餐具拋光行業，電鍍前底面拋光行業，金屬表面處理行業，玻璃制品行業，鋁制品和不銹鋼的拋光。又是制造樹脂砂輪，砂布的新凝材料。目前，最為廣泛地應用于不銹鋼餐廚具，燈具燈飾摩托車零件，汽車配件等中等硬度材料的精細拋光。

9、礬土燒結剛玉

礬土燒結剛玉是唯一不用電爐冶煉的剛玉，它是用優質熟礬土（Al2O3含量85%以上）經濕法球磨至3微米的微粒料漿（球磨時應加粘結劑），再經壓濾成型為各種幾何形狀的磨粒，在1500℃下燒結。礬土燒結剛玉的主要化學成份是：Al2O3（85~88%）、SiO2（3~4%）、TiO2（3.5~4.5%）、Fe2O3（5.6~6.5%）。它具有α—Al2O3微晶結構，韌性高，可承受較大的磨削壓力而不至于破碎，并能切削較厚的金屬層，橫向進給可高達6mm以上。磨料的形狀可制成各種柱形體，這是所有磨料中唯一的特例，適用于重負荷荒磨。

小結：剛玉具有優良的高溫性質及機械強度等性能，因而被廣泛應用到了冶金、機械、化工、電子、航空和國防等眾多工業領域。由于有耐高溫、耐腐蝕、高強度等性能，可用于制造耐火材料、陶瓷、火花塞、耐熱抗氧化涂層。由于有硬度大、耐磨性好、強度高的特點，在化工系統中，用作各種反應器皿和管道，化工泵的部件及密封磨環等。由于有高溫絕緣性，故被用作熱電偶的套絲管和保護管，原子反應堆中用得絕緣性依舊優良，加之損耗不大，介電常數也不大，在電子工業中被廣泛用于固體集成電爐基板管座、外殼、瓷架、微薄窗口、導彈雷達天線保護罩等。剛玉作為磨料的一種，在磨料磨具中也被廣泛應用。總之，剛玉是一種應用非常廣泛的、極為重要的一種超硬、耐高溫、耐腐蝕材料，無論在傳統工業領域還是各種高科技應用領域都可以見到它的身影。

（粉體圈 作者：終吉）