氧化铝晶须作为陶瓷质晶须，具有高强度、高弹性模量、高温抗氧化性等优异性能，广泛应用于制备陶瓷基复合材料 、金属基复合材料等领域，成为目前极有发展前途的无机盐晶须材料。下面小编简要介绍氧化铝晶须制备方法及应用。

一、氧化铝晶须制备方法

氧化铝晶须制备方法主要有助熔剂法、湿氢法、Al-SiO₂法、模板法、前驱体法等。

1、助熔剂法

助熔剂法是采用硫酸铝钾为原料，以硫酸钾为助熔剂，将硫酸铝钾和硫酸钾按一定比例混合研磨均匀，放入高温炉中以一定速率升至900～1200℃，焙烧 2～6 h，自然冷却后对产物进行溶浸处理，得到氧化铝晶须。

氧化铝晶须SEM图

助熔剂法优点是工艺简单，成本低廉，且硫酸铝钾分解过程中能够得到副产品硫酸钾，具有一定经济效益。

2、湿氢法

湿氢法是将Al 粉置于Al₂O₃中，在适当的位置放入单晶Al₂O₃以诱导晶须生长，放入管式炉内，在湿氢气氛下加热至1400℃，保持2h，湿氢露点控制为-30℃。通过控制氢气露点起到对其中水蒸气含量的控制，制备得到的氧化铝晶须。

湿氢法制备氧化铝晶须SEM图

湿氢法优点是氧化铝晶须以螺旋位错机理生长，产品品质较好。缺点是露点不易控制，受环境湿度因素干扰大，且对实验设备影响很大。

3、模板法

目前，研究报道模板法主要是采用棉花纤维和碳纳米管为模板，制备氧化铝晶须。主要工艺过程是首先将棉花纤维浸入5%的AlCl₃溶液中2min，80℃下干燥24 h，放入刚玉坩锅置于烘箱中分别在 800℃、1000℃和1200℃下烧制2h，即得到多晶的氧化铝陶瓷晶须。

模板法制备氧化铝晶须SEM图（采用棉花纤维为模板）

4、Al-SiO₂法

Al-SiO₂法是目前制备氧化铝晶须中采用最多的方法。该方法将Al金属和SiO₂粉体混合均匀后，在Ar气条件下进行反应，反应温度一般为1300～1500 ℃
，反应时间为2～4h，制备得到氧化铝晶须。

Al-SiO₂法优点是原料价格低廉，工艺操作简单易行。缺点是：制备过程中需要通入保护气体，限制了其工业应用。

5、前驱体法

化学反应前驱体法在水热条件下进行，原料在高压釜内发生反应得到前驱体，前驱体已经具有晶须或是纤维状结构，为最终产物的出现提供了骨架。在水热制备氧化铝晶须中，勃姆石纤维为常见中间体。主要工艺过程是采用 Al（OH）₃为前驱体，胶体经水热反应生成纤维状勃姆石晶粒，再经常压下煅烧，得到 α-Al₂O₃微粉，晶粒仍保持了纤维形状。

前驱体法优点是：产物尺寸均一，品质好。缺点是：前驱体的处理比较繁琐，无法进行连续生产。

6、模板诱导-水热法

模板诱导-水热法是将模板法和水热法结合起来，以硫酸铝为前驱体加入模板剂制备了薄水铝石晶须，并经1200℃煅烧制得了α-Al₂O₃晶须。

模板剂加入的作用是：（1）降低水热反应的温度；（2）控制前驱体形貌，制备高长径比Al₂O₃晶须。

二、氧化铝晶须应用

1、金属基复合材料

氧化铝晶须与金属具有良好的界面相容性，被认为是金属基复合材料最佳的增强材料。氧化铝晶须增强的金属基复合材料具有高强度和耐磨、耐热冲击能力及低的热膨胀系数等优良性能，已在汽车活塞槽部件和旋转气体压缩机叶片中得到应用，有利于改善汽车发动机性能，提高发动机使用效率和燃烧速率，减少废气排放量。

氧化铝晶须增强金属基复合材料制备汽车活塞部件

2、工业高温窑炉

氧化铝晶须具有优异的耐高温、热稳定性好、热导率低、热容小、耐机械振动等性能，导热系数和容重分别只有传统耐火材料的1/10和1/15，综合性能好，是理想的节能增效耐火材料，用于工作温度高于1400 ℃的钢铁工业各种热处理炉，陶瓷烧成窑，石油化工中的裂解炉、燃烧炉等的隔热炉衬材料。

氧化铝晶须制备隔热炉衬材料应用于高温工业炉

3、航空航天

氧化铝晶须应用于固体火箭发动机喷管，使喷管设计大大简化，部件数量减少50%，质量减轻50%。也可应用于航天飞机的隔热材料，美国“哥伦比亚”号航天飞机隔热板衬垫用的是Saffil氧化铝晶须，能经受1600 ℃的高温。

氧化铝晶须应用于航天飞机隔热板衬垫

4、陶瓷基复合材料

采用高强度、高弹性的氧化铝晶须与陶瓷基体复合技术，能制备韧性优良的陶瓷基复合材料，可明显提高陶瓷产业的技术水平，带动高技术陶瓷产业的迅速发展。

参考文献：1、汪家铭，孔亚琴，氧化铝纤维发展现状及应用前景。

2、尹衍升，张景德，氧化铝陶瓷及其复合材料。

3、梁邦兵，黄志良，张联盟等，模板诱导/水热法制备α-氧化铝晶须及其表征。

作者：李波涛