棕刚玉煅烧后的颜色是棕刚玉消费者和生产厂家的关键质量标志。棕刚玉在氧化气氛中煅烧时,棕刚玉的棕色颗粒会变蓝,这是由Ti2O3的固溶体引起的。
Ti2O3是钛能够溶解在-氧化铝晶粒中的唯一氧化物,二氧化钛是钛的热力学稳定性最好的氧化物。在1000以上,氧可以扩散到-氧化铝颗粒中,并将Ti2O3氧化成更稳定的二氧化钛。然后包裹在-氧化铝颗粒体内。
二氧化钛的核继续以依赖于温度的速度凝聚和生长。只要二氧化钛颗粒达到0.01-0.1 m的尺寸,它们就开始散射类似于胶体悬浮液的光。蓝光波长较短的这种选择性散射使-氧化铝颗粒呈蓝色。这种来自小粒子的光的选择性散射被称为“廷德尔效应”。如果让T iO2的核心生长到0.1m左右,它们将不再只散射蓝光,而是散射所有波长的光,热处理后的棕刚玉将变成浅灰色。
棕刚玉,只有含有固溶体氧化钛(Ti2O3)的棕刚玉才会出现煅烧蓝色。Ti2O3含量低的棕刚玉不会发蓝。像粒状材料的许多特征一样,煅烧后变蓝是样品中所有颗粒的平均颜色。在煅烧棕刚玉样品中,蓝色颗粒的比例在典型二氧化钛含量的2.4% ~ 3.0%的高至中等范围内,而非蓝色颗粒低于技术条件的下限。可能有某种棕刚玉,其化学成分在典型的技术条件之内,但煅烧后不会变蓝,因为它大多是低二氧化钛颗粒的混合物,掺杂了一些高二氧化钛颗粒。