工业纯高温煅烧α－氧化铝，其它辅料均为工业级。
本实验采用铝质煤矸石取代氧化铝的量作为 变量，分别为0.3ｗｔ％、50ｗｔ％和100ｗｔ％来研究氧化铝陶瓷的各种性能。
将原料按照配方配成混合料，装入罐磨机，依 照料∶球∶水的比例＝１∶２∶０．５，球磨２４ｈ，获 得料浆，过１２０目筛，在温度为９０℃的烘箱烘干 后，手工造粒，粒径大约在２５０～５９０μｍ。再将粉 料放入ＹＳ双向液压机干压成形，在常压空气气 氛下分别在１３７０℃，１４００℃和１４９０℃烧结。
通过阿基米德法测样品的密度。磨耗的测 定：样品称重后，将球和水按照１∶１装入球磨罐 中，球磨时间为２４ｈ，然后将样品取出再称重。按 照下列公式计算磨耗。
η＝１０００×（Ｗ０－Ｗ１）／Ｗ０ｇ／ｋｇ·ｈ （１）
（１）式中Ｗ０ 是样品磨前的质量（ｇ），Ｗ１ 是样 品磨后的质量（ｇ）。
样品的硬度采用硬度测试仪测定。断裂韧性 主要是通过压痕法测定。金刚石压头产生的正方 形压痕会在四个角的位置诱发裂纹延伸，通过测 量该裂纹延伸的长度，代入下式中即可计算得到 断裂韧性值：
ＫＩＣ＝０．２０３Ｈｖａ１２（ｃａ）－３２ （２）
（２）式中，ＫＩＣ 为断裂韧性值（ＭＰａ·ｍ１／２），Ｈｖ 为维氏硬度值（ＭＰａ），ａ为压痕对角线的半长 （ｍｍ），ｃ为充分伸展的裂纹长度，即对角线裂纹 的半长，并取四个角裂纹的平均值。计算６个压 痕点的计算结果并取平均值做为试样的断裂韧性 值。
煤矸石取代量为０时，９２氧化铝陶瓷 密度为３．６ｃｍ３／ｇ，瓷烧结温度约１４９０℃。当煤 矸石取代氧化铝含量为３０ｗｔ％，烧结温度降到 １４００℃，密度为３．４ｃｍ３／ｇ。随着取代量增加，密 度逐渐降低。煤矸石取代氧化铝，虽然降低了烧 成温度，但是降低了氧化铝的含量，势必影响产品 的密度。综上可知，取代量为３０ｗｔ％时，烧结温 度为１４００℃，密度为３．４ｃｍ３／ｇ，产品致密度达到 较佳。
煤矸石取代量为３０ｗｔ％， 烧结温度为１４００℃时，产品的断裂韧性可达３． ６２ＭＰａ·ｍ１／２，而９２氧化铝陶瓷烧结温度为 １４９０℃，其断裂韧性为３．７４ＭＰａ·ｍ１／２。取代量 为３０ｗｔ％，烧结温度１４００℃时的产品的断裂韧 性优于取代量为５０ｗｔ％，１００ｗｔ％的原因是取代 量为３０ｗｔ．％的产品的氧化铝含量较高，高达 ８３．８４％。详见取代量为３０ｗｔ％，烧成温度为１４００ ℃时产品化学成分全分析表。其它取代量的 氧化铝含量为７９．３９％和６４．５５％。适量的添加剂如 ＭｇＯ等，能够降低烧成温度的同时，还能阻止氧化 铝晶粒的长大。晶粒细小，晶界增多，能够吸收裂纹 的断裂能，提高断裂韧性。
为了进一步研究产品的性能，对不同煤矸石 取代量的样品进行了洛氏硬度测试，对每种含量 的产品做３个，取平均值，列入表中，从表中可以看到，９２氧化铝在烧结温度为１４９０℃，硬度 较高，高达８６。其次是取代量为３０ｗｔ％时，烧结 温度１４００℃时的产品的硬度高，达８２。取代量 为５０ｗｔ％和１００ｗｔ％，依次减少。同样，氧化铝 含量高是其高硬度的主要因素。降低烧成温度的 同时，也要保证产品的硬度。硬度的大小在一定 程度上决定产品的耐磨性。从硬度指标上将 ３０％的煤矸石取代量为佳。
观察烧结 温度为１４９０℃时，取代量为３０ｗｔ％，５０ｗｔ％和 １００ｗｔ％的样品外观形貌。可以看出，此三样品， 都存在过烧现象，都有点变形。随着取代量的增 加，白度降低并且逐渐出现斑点，较后呈现出较大 面积着色区域。其原因可能是由于煤矸石的添加 量变大，着色剂Ｆｅ２Ｏ３ 和ＴｉＯ２ 的含量也相应增加 所致。观察烧成温度１４００℃，取代量 为３０ｗｔ％，５０ｗｔ％和１００ｗｔ％的样品外观形 貌。 可以看出，取代量 为３０ｗｔ％的样品烧结较好，无斑 点，外型美观。图Ｅ存在少量斑点。取代量 为１００ｗｔ％的样品外观形 貌发生炸 裂现象。可能是由于氧化硅含量相对较高或成形 时存在微裂纹所致。观察烧成温度 １３７０℃，取代量３０ｗｔ％，５０ｗｔ％和１００ｗｔ％的 样品外观形貌。可以发现，取代量３０ｗｔ％的样品，烧结较差，断面较粗糙。 其余两个样品，烧结性能变好，外观也变 好。可见煤矸石的含量增加，能够降低烧成温度。
分别观察烧结温度为１４９０℃时，取 代量为３０ｗｔ％，５０ｗｔ％和１００ｗｔ％的样品、烧成温度１４００ ℃，取代量为３０ｗｔ％，５０ ｗｔ％和１００ｗｔ％的样品及烧成温度 １３７０℃，取代量３０ｗｔ％，５０ｗｔ％和１００ｗｔ％的样 品。可以发现，烧成温度１４００ ℃、取代量为３０ｗｔ％的样品的磨耗０．２４７ｇ／ｋｇ·ｈ，其耐磨性能较 好，这是由于此样品的密度 相对较大，晶粒细小，气孔率低，耐磨性好。
通过上述实验结果分析得到下列结论：
1、随着煤矸石取代量增加，产品着色程度增 大，甚至发生炸裂现象。
2、煤矸石取代量为３０ｗｔ％，烧结温度为１４００ ℃时，烧结完好，样品外形美观，无斑点。其密度为 ３．４ｃｍ３／ｇ，洛氏硬度为８２，断裂韧性可达３．６２ ＭＰａ·ｍ１／２，磨耗为０．２４７ｇ／ｋｇ·ｈ，耐磨性能较佳。