אלומינה קיימת במספר צורות גביש, כאשר הנפוצות והחשובות ביותר הן -Al₂O₃ ו--Al₂O₃. בנוסף, ישנם יותר מעשרה מצבי מעבר, כולל , δ, θ, η ו- κ. צורות שונות אלו משמשות בתחומים שונים בשל מבני הגביש השונים, היציבות התרמית ותכונות פני השטח.
-Al₂O₃ (אלפא אלומינה) - צורת הגביש היציבה ביותר
מבנה: משושה קרוב-ארוז (HCP), יוני חמצן מסודרים בתבנית ABAB..., Al³⁺ תופסת 2/3 מהמרווחים המתומנים, אנרגיית סריג גבוהה ומבנה מסודר מאוד.
מאפיינים: נקודת התכה גבוהה עד 2050 מעלות, קשיות Mohs 9, אינרציה כימית חזקה, בלתי מסיס במים, חומצות או אלקליות, עמיד בפני קורוזיה ובידוד חשמלי טוב.
יישומים: ידוע כקורונדום, המשמש בייצור של חומרים עקשנים, חומרים שוחקים, אבני חן מלאכותיות (אודם/ספיר), מצעים קרמיים ורכיבים מבניים בטמפרטורה גבוהה-.
-Al₂O₃ (גמא אלומינה) – שלב מעבר פעיל במיוחד
מבנה: מעוקב-דחוס (CCP), בדומה לספינל, עם יוני אלומיניום מפוזרים בחללים טטרהדרליים ואוקטהדרליים, ומציגים פגמים רבים ונקבוביות פני השטח.
מאפיינים: שטח פנים ספציפי גדול (200-600 מ"ר/גרם), משטח נקבובי, חומצי חזק, מסיס בחומצות ובבסיסים חזקים, הופך ל--Al₂O₃ מעל 1200 מעלות.
יישומים: ידוע גם בשם "אלומינה פעילה", בשימוש נרחב כתמיכת זרז, סופח, חומר מייבש וחומר לטיהור פליטת רכב.
-Al₂O₃ (בטא אלומינה) - שלב מיוחד עם מוליכות יונית
מבנה: לא Al₂O₃ טהור, אלא למעשה אלומינט המכיל מתכות אלקליות (כגון Na⁺), בעל מבנה שכבות המאפשר ליונים לנדוד בין שכבות.
מאפיינים: בעל מוליכות של קטיונים כגון Na⁺, בעל צפיפות נמוכה ויציבות תרמית ירודה.
יישומים: משמש כאלקטרוליט מוצק בסוללות -נתרן גופרית וחומר מוליך יוני בטמפרטורה- גבוהה.
צורות גבישי מעבר אחרות (δ, θ, η, κ וכו')
מאפיינים נפוצים: כולם מתווכים בתהליכי מעבר פאזה-בטמפרטורה גבוהה, עם מבנים בין לבין , המתמרדים בהדרגה לקראת השלב עם עליית הטמפרטורה.
מאפיינים:
θ-Al₂O₃: מערכת גבישים מונוקלינית, שטח פנים ספציפי בינוני, משמשת לעתים קרובות כתמיכת זרז בטמפרטורה גבוהה-.
δ-Al₂O₃: מבנה קוביות-מרוכז בפנים, יציבות תרמית טובה, משמש בציפויים עמידים בפני שחיקה-.
κ-Al₂O₃: מערכת גבישים משושה, המתקבלת על ידי סיוד גיבסיט ב-800-1150 מעלות, המשמשת כחומר מקשר בחומרים עקשנים. ρ-Al₂O₃: כמעט אמורפי עם גבישיות ירודה, בשימוש נרחב ביציקה מתכתית.
