氧化铝(Al2O3)在自然界中储量丰富。天然的结晶Al2O3被称为刚玉(Comiduin),如红宝石、蓝宝石即为含Cr2O3或TiO2杂质的刚玉。大部分Al2O3是以氢氧化物的形式存在于铝矾土(Bauxite)与红土(Laterite)中。铝矾土可用于制造磨料、水泥、化学品、金属和耐火材料等，铝矾土开采量的大约85%被用于转化为金属铝，10%用于生产各种形式的氧化铝。

Al2O3的基本性质

Al2O3摩尔分子量.94,比重3.44.0。Al2O3有多种晶体结构，据报道己有α、β、γ、δ、ε、ζ、θ、η、κ、χ及ρ等十几种，最常见的有α、β、γ、三种晶型。近几年，由于ρ-Al2O3在常温下的复水性使其作为不定形耐火材料的高效结合剂而受到人们的重视。

1、α-Al2O3

由于它与天然氧化铝矿物——刚玉相似，习惯上也把它称为刚玉。它是Al2O3所有变体中密度最大和最稳定的。α-Al2O3属三方晶系，折射率1.,熔点℃，烧结时分散的α-Al2O3晶体可以相互反应而形成大尺寸的晶体。α-Al2O3不溶于水，仅缓慢地溶于碱和强的矿物酸中，但可以被氢氟酸和硫酸氢钾腐蚀。

　　铝与氧的离子半径比为0.43,此数值接近于氧配位数为6(八面体)的下限值。α-Al2O3的晶体结构是与α-Fe2O3和Cr2O3同类型的菱面晶格，其结构为铝离子有规则地填充在氧离子密排六方配位数为6的2/3空隙中。因而，一个氧离子周围配位4个铝离子，而一个铝离子则配位6个氧离子。

　　在α-Al2O3的晶体结构中，氧离子作六方最紧密排列，质点间距小，结构牢固，不易被破坏：α-Al2O3中阴、阳离子的键型是由离子键向共价键过波，因而常呈现完好的晶型如桶状、短柱状，少数呈板状或双锥面上有较粗的条纹。集合体呈致密粒状、块状。

α-Al2O3具有共价键的特性，故有较高的硬度。刚玉硬度为9,仅次于金刚石：熔融α-Al2O3也常用作磨料α-Al2O3及其单晶的物理性质列于表1中。α-Al2O3在所有温度下都是稳定的，其它变体当温度达到℃时都不可逆地转变为α-Al2O3。

2.β-Al2O3

β-Al2O3长期以来作为Al2O3的一种变体，但严格来说它不是Al2O3的独立变体。它通常是由Na+、K+、Rb+、Ca2+、Sr2+、Ba2+等碱金属、碱土金属以及稀土金属(Ln)氧化物的存在而生成。β-Al3O3的构成式为：R2O:Al2O3=1:6及Ln2O3：Al2O3=1::12。当氧化铝熔体中Na2O含量为5%,K2O含量为7%左右时，Al2O3可全部变为β-Al2O3。

　　在β-Al2O3中，最有实用价值的是含Na的β-Al2O3,它的化学组成式为Na2O·11Al2O3如是一个非化学计算的化合物，它包含了比理想的化学式多至29%的Na2O。—般来说Na2O与Al2O3之比可以在1:9与1:11之间变化。

β-Al2O3的比重为3.31,较α-Al2O3小，且它随Na2O、K2O含量而有变化，含Na2O4.76%时为3.;含KaO6.96%时为3.,硬度5.56。其物理性质如表2,β-Al2O3具有较高的钠离子导电率，是很好的固体电解质，用它制成膜可作为钠硫电池的导钠离子材料。

β-Al2O3是白色电熔刚玉和铝铬砖的主要组成之一，也是陶瓷的主要组成。电熔β-Al2O3砖用于玻璃窑炉衬，抗碱侵蚀能力极强。黏土质耐火砖受碱金属氧化物侵蚀后也常能见到β-Al2O3。

　　表2β-Al2O3的物理性质

3、γ-Al2O3

它是Al2O3的低温形态，等轴晶系，具有面心立方晶格，属于有缺陷型尖晶石结构。γ-Al2O3晶体尺寸很少，约零点几微米，以致在显微镜下都无法观察清楚，它通常有许多(约个)粒子聚集在一起，形成多孔的球形聚集体，大小为Oμm，最大的甚至超过μm。这种团聚体内部含有25%30%的气孔，活性很高，在吸附、催化等方面应用广泛，γ-Al2O3结构疏松，密度3..66g/cm3，易于吸水，且能被酸碱溶解，性能不稳定，不适于直接用来生产氧化铝陶瓷。添加适当的添加剂，对γ-Al2O3进行高温煅烧可转化为α-Al2O3。

γ-Al2O3具有重要的实际意义我国所称的工业氧化铝中通常含40%76%的γ-Al2O3和60%24%的α-Al2O3，有时还含有由一水软铝石(勃姆石)向γ-Al2O3转化和由一水硬铝石向α-Al2O3转化的中间化合物由于γ-Al2O3易于生成多孔团聚体，故工业氧化铝难于烧结。

　　区分γ-Al2O3和α-Al2O3的方法除利用X射线衍射分析、测定真比重外，也可将粉料浸入茜素或洋红、或甲基兰等染料溶液中，γ-Al2O3颗粒能吸收染料而着色，而α-Al2O3保持为白色。根据染色程度可以确定转变为α-Al2O3的程度。

4.ρ-Al2O3

一般认为ρ-Al2O3是一种结晶最差的Al2O3变体，是Al2O3备晶态中唯一能在常温下自发水化的形态(未能观察到其它Al2O3-晶态在常温下的自发水化是因为动力学条件不充分)。但是，由X射线分析却很难表明它是晶态，它仅在0.14nm处有一平缓的衍射峰，所以也有人称它为基本无定形态。也有学者研究认为ρ-Al2O3并非Al2O3的一个晶态，而仅是快速分解形成的初生态Al2O3或Al2O3得雏晶；同时由ρ-Al2O3得DTA曲线在℃的放射峰断定，ρ-Al2O3是η-Al2O3得雏晶，当继续加热时，它在℃时晶格完善成η-Al2O3。

ρ-Al2O3是由三水铝石(Al2O3·3H2O)在减压条件下低温脱水(如Pa以下，℃加热)制成，也可由工业上拜尔法制得的氢氧化铝Al(OH)3在秒间通过℃的热气流而获得。由工业勃姆石(实际上是Al(OH)3和AH的混合物)在回转窑上快速分解也可制得具有自发水化性能的ρ-Al2O3,ρ-Al2O3是高纯不定形耐火材料理想的结合剂。

　　几种Al2O3变体的物理性质比较如表3所列.

表3氧化铝变体性质比较