Az alumínium-oxid többféle kristályformában létezik, a leggyakoribb és legfontosabb az -Al₂O3 és az -Al₂O3. Ezen kívül több mint tíz átmeneti állapot létezik, köztük , δ, θ, η és κ. Ezeket a különböző formákat különböző területeken használják különböző kristályszerkezetük, hőstabilitásuk és felületi tulajdonságaik miatt.
-Al₂O3 (alfa-alumínium-oxid) – A legstabilabb kristályforma
Szerkezet: Hatszögletű zárt-csomagolt (HCP), oxigénionok ABAB… mintázatban elrendezve, Al³⁺, amely az oktaéderes hézagok 2/3-át foglalja el, magas rácsenergia és erősen rendezett szerkezet.
Tulajdonságok: 2050 fokos olvadáspont, Mohs-keménység 9, erős kémiai tehetetlenség, vízben, savakban vagy lúgokban nem oldódik, korrózióálló és jó elektromos szigetelés.
Alkalmazások: Korund néven általánosan ismert, tűzálló anyagok, csiszolóanyagok, mesterséges drágakövek (rubin/zafír), kerámia hordozók és magas hőmérsékletű szerkezeti elemek gyártásához használják.
-Al₂O3 (gamma-alumínium-oxid) – Nagyon aktív átmeneti fázis
Szerkezet: Cubic close{0}}packed (CCP), hasonló a spinellhez, alumíniumionokkal, amelyek tetraéderes és oktaéderes üregekben oszlanak el, számos felületi hibát és pórust mutatva.
Tulajdonságok: Nagy fajlagos felület (200-600 m²/g), porózus, erősen savas felület, erős savakban és lúgokban oldódik, 1200 fok felett -Al₂O3-vá alakul.
Alkalmazások: "Aktivált alumínium-oxidnak" is nevezik, széles körben használják katalizátor hordozóként, adszorbensként, szárítószerként és autóipari kipufogógáz-tisztító anyagként.
-Al₂O3 (béta-alumínium-oxid) – különleges fázis ionos vezetőképességgel
Szerkezet: Nem tiszta Al2O3, hanem valójában alkálifémeket (például Na⁺) tartalmazó aluminát, amelynek réteges szerkezete lehetővé teszi az ionok rétegek közötti migrációját.
Tulajdonságok: Rendelkezik a kationok vezetőképességével, mint például a Na⁺, alacsony a sűrűsége és gyenge a termikus stabilitása.
Alkalmazások: Szilárd elektrolitként nátrium-kén akkumulátorokban és magas-hőmérsékletű ionvezető anyagként használják.
Egyéb átmeneti kristályformák (δ, θ, η, κ stb.)
Közös jellemzők: Mindegyik magas hőmérsékletű fázisátalakulási folyamat közbenső terméke, és közötti struktúrákkal, amelyek fokozatosan átalakulnak a növekvő hőmérsékletű fázis felé.
Jellemzők:
θ-Al₂O₃: Monoklin kristályrendszer, közepes fajlagos felülettel, gyakran használják magas hőmérsékletű katalizátorhordozóként.
δ-Al₂O₃: Arc-központú köbös szerkezet, jó hőstabilitás, kopásálló-bevonatokban használatos.
κ-Al₂O3: Hatszögletű kristályrendszer, amelyet gibbsit 800–1150 fokos égetésével nyernek, tűzálló anyagok kötőanyagaként használják. ρ-Al₂O₃: Csaknem amorf, gyenge kristályossággal, széles körben használják kohászati tűzálló öntvényekben.
