Aluminijev oksid postoji u nekoliko kristalnih oblika, a najčešći i najvažniji su -Al₂O3 i -Al₂O₃. Osim toga, postoji više od deset prijelaznih stanja, uključujući , δ, θ, η i κ. Ti se različiti oblici koriste u raznim područjima zbog svojih različitih kristalnih struktura, toplinske stabilnosti i svojstava površine.
-Al₂O₃ (alfa aluminij) – najstabilniji kristalni oblik
Struktura: Heksagonalno zatvoreno-pakirano (HCP), ioni kisika raspoređeni u ABAB… uzorku, Al³⁺ zauzima 2/3 oktaedarskih međuprostora, visoka energija rešetke i visoko uređena struktura.
Svojstva: Talište do 2050 stupnjeva, Mohsova tvrdoća 9, jaka kemijska inertnost, netopljiv u vodi, kiselinama ili alkalijama, otporan na koroziju i dobra električna izolacija.
Primjene: Općenito poznat kao korund, koristi se u proizvodnji vatrostalnih materijala, abraziva, umjetnog dragog kamenja (rubina/safira), keramičkih podloga i visoko{0}}temperaturnih strukturnih komponenti.
-Al₂O₃ (gama aluminij) – vrlo aktivna prijelazna faza
Struktura: Cubic close-packed (CCP), slično spinelu, s ionima aluminija raspoređenim u tetraedarskim i oktaedarskim prazninama, pokazujući brojne površinske defekte i pore.
Svojstva: Velika specifična površina (200–600 m²/g), porozna, jako kisela površina, topiv u jakim kiselinama i bazama, prelazi u -Al₂O₃ iznad 1200 stupnjeva.
Primjene: Također poznat kao "aktivirani aluminijev oksid", naširoko se koristi kao nosač katalizatora, adsorbent, sredstvo za sušenje i materijal za pročišćavanje ispušnih plinova automobila.
-Al₂O₃ (beta aluminij) – posebna faza s ionskom vodljivošću
Struktura: Nije čisti Al₂O3, već zapravo aluminat koji sadrži alkalijske metale (kao što je Na⁺), koji posjeduje slojevitu strukturu koja omogućuje ionima da migriraju između slojeva.
Svojstva: Posjeduje vodljivost kationa kao što je Na⁺, ima nisku gustoću i lošu toplinsku stabilnost.
Primjene: Koristi se kao kruti elektrolit u natrij-sumpornim baterijama i materijal za ionske-vodiče visoke temperature.
Drugi prijelazni kristalni oblici (δ, θ, η, κ, itd.)
Zajedničke karakteristike: svi su međuprodukti u procesima faznog prijelaza na visokim-temperaturama, sa strukturama između i , koje se postupno pretvaraju u fazu s povećanjem temperature.
Karakteristike:
θ-Al₂O₃: Monoklinski kristalni sustav, umjerena specifična površina, često se koristi kao nosač katalizatora pri visokim-temperaturama.
δ-Al₂O₃: Kubična-centrirana kubična struktura, dobra toplinska stabilnost, koristi se u premazima-otpornim na habanje.
κ-Al₂O₃: Heksagonalni kristalni sustav, dobiven kalciniranjem gibbsita na 800-1150 stupnjeva, koji se koristi kao vezivo u vatrostalnim materijalima. ρ-Al₂O₃: Gotovo amorfan sa slabom kristalnošću, naširoko se koristi u metalurškim vatrostalnim ljevcima.
