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Al2O3陶瓷的应用遍及生活、机械、航天甚至医学界,这都源自它优异的物理性质和力学性能,如仅低于金刚石的硬度（莫氏硬度9）和强度、耐强酸强碱腐蚀的化学稳定性、2000℃以上的高熔点和耐高温性等。然而,Al2O3陶瓷在强离子键合、极少的滑移系等因素的制约下同样存在陶瓷材料共同的弱点——脆性。如果将Al2O3陶瓷制为细晶、致密（大于99%）的纳米晶陶瓷,就可能展现出良好的韧性和塑性,从而大幅度拓展氧化铝陶瓷的应用。Al2O3纳米晶陶瓷要达到晶粒细小、致密的要求,并表现出低温塑性,对烧结所用α-Al2O3初始颗粒的要求是多方面的,主要包括细小、分散、等轴、尺寸分布窄、纯度高、产量高等。然而,常规的制备方法通常不能同时满足这些要求,特别是高纯、细小、尺寸分布窄等条件,这对纳米晶陶瓷的成型和致密化极为不利。此外,超细、尺寸分布窄的α-Al2O3纳米颗粒的烧结特性研究鲜有报道。本论文中以小颗粒百分数较高的宽尺寸分布α-Al2O3纳米颗粒作为待分离颗粒,采用电解质聚沉分离法对其中小颗粒部分进行分离提取。调整电解质聚沉分离的顺序为低浓度HCl向高浓度HCl,以避免在聚沉过程中小颗粒被大颗粒吸附而导致的小颗粒损失和尺寸分布过宽现象,最终成功获得了满足要求的α-Al2O3纳米颗粒。同时这种分离方法具有低成本、操作简单、重复性好的优点。将前述所得α-Al2O3纳米颗粒在单轴高压下压制成生坯,再通过两步无压烧结对其两步烧结温度T1和T2进行摸索,在最佳烧结温度参数下得到Al2O3纳米晶陶瓷。具体内容如下:1)窄尺寸分布α-Al2O3纳米颗粒的制备:使用小尺寸α-Al2O3纳米颗粒百分比较高的宽尺寸分布α-Al2O3纳米颗粒作为待分离颗粒。在电解质聚沉分离法中采用HCl溶液作为电解质溶液,先用低浓度HCl聚沉大颗粒,分离浓度的间隔定为0.2 mol/L。最终确定了分离HCl浓度与α-Al2O3纳米颗粒的平均颗粒尺寸、尺寸分布以及产量间的对应关系。具体地,用0 mol/L HCl（去离子水）分离可先去除100 nm以上大颗粒,得到尺寸小于100 nm的颗粒的产率约占11.75%;1.0mol/L HCl分离,对应小于15 nm的α-Al2O3纳米颗粒,产率约为2.8%;3.0 mol/L HCl聚沉分离后得到小于6 nm的α-Al2O3纳米颗粒,所得颗粒产量较高,分离四球磨罐粉体后可得约126 mg的α-Al2O3纳米颗粒,产率为0.46%,能满足后续纳米晶陶瓷制备的要求;在4.0 mol/L HCl下分离出的α-Al2O3纳米颗粒,完全分散无团聚、形状近球型、尺寸分布很窄（2-4 nm）,平均颗粒尺寸仅为2.9 nm。为了保证烧结实验中粉体的用量,采用0.6-1.0-2.0-3.0 mol/L HCl的分离顺序,在3.0mol/L HCl分离后的上清液中获得了平均颗粒尺寸3.4 nm、颗粒尺寸分布2-6 nm的α-Al2O3纳米颗粒。2)Al2O3纳米晶陶瓷的烧结:对平均颗粒尺寸3.4 nm、颗粒尺寸分布2-6 nm的α-Al2O3纳米颗粒进行两步烧结研究,通过扫描电子显微镜（SEM）对制得Al2O3纳米晶陶瓷的形貌进行表征,用基于阿基米德原理的水煮法对其相对密度进行测量。对两步烧结温度进行优化后,在T1=1150℃不保温,T2=1000℃保温40 h后,获得了平均晶粒尺寸30 nm、尺寸分布10-60 nm、相对密度99.5%的Al2O3纳米晶陶瓷。上述研究中,采用直接球磨高纯α-Al2O3颗粒来获得小颗粒百分数较高的宽尺寸分布α-Al2O3纳米颗粒,采用电解质聚沉分离法对其进行了精细且系统的分离研究,调整分离顺序为低浓度HCl向高浓度HCl,该方法分离效果较为显著,操作简单可行,有效窄化了α-Al2O3纳米颗粒的尺寸分布,缩小了平均颗粒尺寸。对所得窄尺寸分布α-Al2O3纳米颗粒进行两步烧结研究后,得到了晶粒尺寸细小、致密的Al2O3纳米晶陶瓷。