工業(yè)純高溫煅燒α－氧化鋁，其它輔料均為工業(yè)級。
本實驗采用鋁質(zhì)煤矸石取代氧化鋁的量作為 變量，分別為0.3ｗｔ％、50ｗｔ％和100ｗｔ％來研究氧化鋁陶瓷的各種性能。
將原料按照配方配成混合料，裝入罐磨機，依 照料∶球∶水的比例＝１∶２∶０．５，球磨２４ｈ，獲 得料漿，過１２０目篩，在溫度為９０℃的烘箱烘干 后，手工造粒，粒徑大約在２５０～５９０μｍ。再將粉 料放入ＹＳ雙向液壓機干壓成形，在常壓空氣氣 氛下分別在１３７０℃，１４００℃和１４９０℃燒結(jié)。
通過阿基米德法測樣品的密度。磨耗的測 定：樣品稱重后，將球和水按照１∶１裝入球磨罐 中，球磨時間為２４ｈ，然后將樣品取出再稱重。按 照下列公式計算磨耗。
η＝１０００×（Ｗ０－Ｗ１）／Ｗ０ｇ／ｋｇ·ｈ （１）
（１）式中Ｗ０ 是樣品磨前的質(zhì)量（ｇ），Ｗ１ 是樣 品磨后的質(zhì)量（ｇ）。
樣品的硬度采用硬度測試儀測定。斷裂韌性 主要是通過壓痕法測定。金剛石壓頭產(chǎn)生的正方 形壓痕會在四個角的位置誘發(fā)裂紋延伸，通過測 量該裂紋延伸的長度，代入下式中即可計算得到 斷裂韌性值：
ＫＩＣ＝０．２０３Ｈｖａ１２（ｃａ）－３２ （２）
（２）式中，ＫＩＣ 為斷裂韌性值（ＭＰａ·ｍ１／２），Ｈｖ 為維氏硬度值（ＭＰａ），ａ為壓痕對角線的半長 （ｍｍ），ｃ為充分伸展的裂紋長度，即對角線裂紋 的半長，并取四個角裂紋的平均值。計算６個壓 痕點的計算結(jié)果并取平均值做為試樣的斷裂韌性 值。
煤矸石取代量為０時，９２氧化鋁陶瓷 密度為３．６ｃｍ３／ｇ，瓷燒結(jié)溫度約１４９０℃。當煤 矸石取代氧化鋁含量為３０ｗｔ％，燒結(jié)溫度降到 １４００℃，密度為３．４ｃｍ３／ｇ。隨著取代量增加，密 度逐漸降低。煤矸石取代氧化鋁，雖然降低了燒 成溫度，但是降低了氧化鋁的含量，勢必影響產(chǎn)品 的密度。綜上可知，取代量為３０ｗｔ％時，燒結(jié)溫 度為１４００℃，密度為３．４ｃｍ３／ｇ，產(chǎn)品致密度達到 較佳。
煤矸石取代量為３０ｗｔ％， 燒結(jié)溫度為１４００℃時，產(chǎn)品的斷裂韌性可達３． ６２ＭＰａ·ｍ１／２，而９２氧化鋁陶瓷燒結(jié)溫度為 １４９０℃，其斷裂韌性為３．７４ＭＰａ·ｍ１／２。取代量 為３０ｗｔ％，燒結(jié)溫度１４００℃時的產(chǎn)品的斷裂韌 性優(yōu)于取代量為５０ｗｔ％，１００ｗｔ％的原因是取代 量為３０ｗｔ．％的產(chǎn)品的氧化鋁含量較高，高達 ８３．８４％。詳見取代量為３０ｗｔ％，燒成溫度為１４００ ℃時產(chǎn)品化學成分全分析表。其它取代量的 氧化鋁含量為７９．３９％和６４．５５％。適量的添加劑如 ＭｇＯ等，能夠降低燒成溫度的同時，還能阻止氧化 鋁晶粒的長大。晶粒細小，晶界增多，能夠吸收裂紋 的斷裂能，提高斷裂韌性。
為了進一步研究產(chǎn)品的性能，對不同煤矸石 取代量的樣品進行了洛氏硬度測試，對每種含量 的產(chǎn)品做３個，取平均值，列入表中，從表中可以看到，９２氧化鋁在燒結(jié)溫度為１４９０℃，硬度 較高，高達８６。其次是取代量為３０ｗｔ％時，燒結(jié) 溫度１４００℃時的產(chǎn)品的硬度高，達８２。取代量 為５０ｗｔ％和１００ｗｔ％，依次減少。同樣，氧化鋁 含量高是其高硬度的主要因素。降低燒成溫度的 同時，也要保證產(chǎn)品的硬度。硬度的大小在一定 程度上決定產(chǎn)品的耐磨性。從硬度指標上將 ３０％的煤矸石取代量為佳。
觀察燒結(jié) 溫度為１４９０℃時，取代量為３０ｗｔ％，５０ｗｔ％和 １００ｗｔ％的樣品外觀形貌?？梢钥闯?，此三樣品， 都存在過燒現(xiàn)象，都有點變形。隨著取代量的增 加，白度降低并且逐漸出現(xiàn)斑點，較后呈現(xiàn)出較大 面積著色區(qū)域。其原因可能是由于煤矸石的添加 量變大，著色劑Ｆｅ２Ｏ３ 和ＴｉＯ２ 的含量也相應增加 所致。觀察燒成溫度１４００℃，取代量 為３０ｗｔ％，５０ｗｔ％和１００ｗｔ％的樣品外觀形 貌。 可以看出，取代量 為３０ｗｔ％的樣品燒結(jié)較好，無斑 點，外型美觀。圖Ｅ存在少量斑點。取代量 為１００ｗｔ％的樣品外觀形 貌發(fā)生炸 裂現(xiàn)象?？赡苁怯捎谘趸韬肯鄬^高或成形 時存在微裂紋所致。觀察燒成溫度 １３７０℃，取代量３０ｗｔ％，５０ｗｔ％和１００ｗｔ％的 樣品外觀形貌?？梢园l(fā)現(xiàn)，取代量３０ｗｔ％的樣品，燒結(jié)較差，斷面較粗糙。 其余兩個樣品，燒結(jié)性能變好，外觀也變 好。可見煤矸石的含量增加，能夠降低燒成溫度。
分別觀察燒結(jié)溫度為１４９０℃時，取 代量為３０ｗｔ％，５０ｗｔ％和１００ｗｔ％的樣品、燒成溫度１４００ ℃，取代量為３０ｗｔ％，５０ ｗｔ％和１００ｗｔ％的樣品及燒成溫度 １３７０℃，取代量３０ｗｔ％，５０ｗｔ％和１００ｗｔ％的樣 品?？梢园l(fā)現(xiàn)，燒成溫度１４００ ℃、取代量為３０ｗｔ％的樣品的磨耗０．２４７ｇ／ｋｇ·ｈ，其耐磨性能較 好，這是由于此樣品的密度 相對較大，晶粒細小，氣孔率低，耐磨性好。
通過上述實驗結(jié)果分析得到下列結(jié)論：
1、隨著煤矸石取代量增加，產(chǎn)品著色程度增 大，甚至發(fā)生炸裂現(xiàn)象。
2、煤矸石取代量為３０ｗｔ％，燒結(jié)溫度為１４００ ℃時，燒結(jié)完好，樣品外形美觀，無斑點。其密度為 ３．４ｃｍ３／ｇ，洛氏硬度為８２，斷裂韌性可達３．６２ ＭＰａ·ｍ１／２，磨耗為０．２４７ｇ／ｋｇ·ｈ，耐磨性能較佳。