约1.10、至少约1.15、至少约1.20,甚至为至少约1.25。高的M0R/S值表 明陶瓷体在给定的％孔隙率、中值孔径和热膨胀系数下理想地具有特别高的强度。
[0043]本文公开的某些包含至少一个含有钛酸锆锡的相的实施方式，在给定的微裂程度 下相对于钛酸锆相中不含锡的实施方式具有较低的CTE。类似地，本文公开的某些实施方式 可不需要与钛酸锆相中不含锡的实施方式同样多的微裂来提供类似的CTE。
[0044]微裂可能是在冷却过程中结晶之间具有不同CTE或结晶沿不同结晶方向呈现各向 异性的CTE，而由陶瓷体中相邻结晶之间产生的拉伸应力所导致的。尽管两个具有大致相同 的％孔隙率、中值孔径和CTE的陶瓷体会具有大致相同的"S"计算值，但是已发现本文公开 的包含钛酸锆锡相的实施方式具有更少的微裂和更高的M0R以及更高的M0R/S比。因此，本 发明公开的实施方式在给定的CTE下可具有比钛酸锆相中不含锡的实施方式更高的强度。 另外，本发明公开的实施方式在微裂水平与钛酸锆相中不含锡的实施方式相同的情况下可 具有更低的CTE，导致在给定的强度下具有更强的耐热冲击性。
[0045]在加热陶瓷体的过程中，原本在陶瓷体烧制后的冷却过程中形成的微裂可逐渐再 闭合(re-close)。在高于约800°C时所述再闭合过程可变得更为快速。在约1200°C时，大部 分微裂都通过闭合与退火被消除，导致了陶瓷体的硬化和弹性模量的增加。在始于约1200 °C的冷却初始阶段中，因陶瓷体的晶粒间应力过低而无法产生微裂，所以维持了高弹性模 量。然而在低于约l〇〇〇°C时，晶粒之间的应力增加至可产生微裂的程度，弹性模量会随着进 一步的冷却而降低。
[0046]如果在冷却曲线的初始阶段的弹性模量值上作出切线，例如在约1100°C时，则由 该切线至室温的外推可得该陶瓷体在室温时的假定非微裂状态下的弹性模量值(E°RT)。例 如参见图6。从而该切线的斜率表示非微裂状态陶瓷体随温度变化而产生的弹性模量变化， △Ε°/ΔΤ。该斜率呈现负值，原因在于冷却过程中结晶晶粒中原子键的强化使结晶的弹性 模量得到增加』°RT的值与切线的斜率也能可受％孔隙率的影响。然而，斜率与E°RT值之比 是恒定的。
[0047]假定非微裂状态的陶瓷体的室温弹性模量E°RT与实际微裂状态的陶瓷体的室温弹 性模量Ert之比与陶瓷体中的微裂数量成正比，原因在于更多的微裂会产生比E°RT值更低的 Ert值。
[0048]在本文公开的某些M0R大于S值的实施方式中，陶瓷体可含有一种微观结构，其中 原料经过了完整的或接近完整的反应以形成所需的铁板钛矿和钛酸锆锡相。这是因为完整 的反应可能与高度的烧结相关，其中构成陶瓷体的独立的结晶之间结合良好，即大部分的 结晶表面与相邻的结晶表面结合，从而在给定的陶瓷体孔隙率百分数下使固相的连通性和 连续性最大化。因此，在某些实施方式中，陶瓷体应当被加热至足够高的温度并于该温度下 保持足够长的时间，从而在烧制后陶瓷体含有最少量的金红石(结晶Ti〇2相)和最少量的刚 玉。
[0049] 已发现本文公开的某些实施方式中存在的刚玉可能是由铁板钛矿相和钛酸锆锡 相在烧制过程中的反应导致的。已经发现，对于钛酸锆锡相而言，若要在烧制过程中与 八1 21105基铁板钛矿相保持平衡（S卩，共存），则钛酸锆锡相应当含有一定的最小量的钛。若该 钛酸锆锡相不含有所述最小量的钛，则其可与富Al2Ti〇5铁板钛矿相反应以将钛从富 Al2Ti05铁板钛矿相导入钛酸锆锡相的结晶结构中，从而还形成作为反应产物之一的游离刚 玉(氧化铝)相。
[0050]为避免该反应，根据本文公开的某些实施方式，发现钛酸锆锡相中钛的数量在材 料于约1500°C下进行烧制时，应当至少为约28-32阳离子％，在某些实施方式中，当材料在 约1400°C下烧制时应当至少为约35-38阳离子％。这相当于材料在约1500°C下烧制时钛酸 锆锡相中Ti02组分为约28-32%，或材料在约1400°C下烧制时钛酸锆锡相中Ti02组分至少为 约35-38%。任何试图形成包含富Al2Ti05铁板钛矿相和钛的含量少于最低所需量的钛酸锆 锡相的陶瓷的尝试反而可导致形成包含富Al2Ti05铁板钛矿相、刚玉相和钛酸锆锡相的陶 瓷，所述钛酸锆锡相中的钛含量与在烧制温度下达成和富Al2Ti05铁板钛矿相的平衡所需的 最小量相等。
[0051]例如，在某些实施方式中，陶瓷体可含有少于约2.0重量％的金红石和少于约2.0 重量％的刚玉。更高量的金红石与至少约2.0重量％的刚玉可表明铁板钛矿相的不完全形 成。在某些实施方式中，铁板钛矿相的不完全形成可对陶瓷体的强度(M0R)产生不利影响。
[0052]为使高强度(高M0R/S)和低CTE达到最优结合，在本文公开的某些实施方式中烧制 的陶瓷体含有不高于约15重量％的刚玉。认为更大量的刚玉可有助于增加陶瓷的CTE，原因 在于刚玉固有的高热膨胀系数，约为ssxio^tr1。推测刚玉的高CTE还会导致微裂的增加， 如本文所讨论的，其会导致更低的M0R。因此，在某些实施方式中，本文公开的陶瓷体不能含 有高于约10重量％的刚玉，甚至不能含有高于约5重量％或约2重量％的刚玉。
[0053]进一步，为提供含有Al2Ti〇5基铁板钦矿相和钦酸错锡相且钦酸错锡相具有尽可能 最小的平均晶格热膨胀系数的陶瓷体，在某些实施方式中，可选择一种体积组成（bulk composition)和一个烧制温度，它们可使AhTi〇5基铁板钛矿相和具有尽可能最低含量钛的 钛酸锆锡相稳定共存，并且在烧制过程中不伴有高于约15重量％的与铁板钛矿相反应而得 的刚玉的形成。
[0054]除非另有说明，本说明书和权利要求书中使用的所有数字均应理解为在所有情况 下都受"约"字修饰，而不管有没有这样表述。还应理解，本说明书和权利要求书中使用的精 确数值构成本公开附加的实施方式。发明人已尽力确保实施例中所披露的数值的精确度。 然而，由于各测量技术中存在标准偏差，任何测得的数值都可能不可避免地包含一定的误 差。
[0055]本文所用的"该"、"一个"或"一种"表示"至少一个(一种)"，不应局限为"仅一个 (一种)"，除非明确有相反的说明。
[0056] 应当理解，上述一般描述和以下详细描述仅仅是示例性和说明性的，而非限制性 的。
[0057]包含在本说明书中并构成其一部分的附图不是用于限制目的，而是说明本公开的 实施方式。
[0058]本领域的技术人员通过考虑说明书和实施本公开内容，可以显而易见地想到其他 的实施方式。 实施例
[0059]以下实施例不是为了限制本公开内容。
[0060]实施例-单位晶格(unitcell)尺寸
[0061] 在制备下述实施例1-30中探讨的陶瓷体之前，在1500°C和1600°C下合成了Zr02-Ti〇2_Sn〇2体系中的一系列组合物，以便对这些温度下的三元体系中的ZrTi〇4固溶体的界限 进行界定，并对单位晶格和晶格热膨胀系数的变化进行量化以作为组成的函数。试样由端 元氧化物的粉末混合物制得，该混合物与甲基纤维素进行了混合并通过添加水在不锈钢研 磨机中进行了增塑。这些材料接着通过柱塞式挤出机挤出为直径8_的杆状并进行干燥，然 后在电炉中以50°C/小时的速率进行加热并烧制，在最高温度保持10小时，然后以500°C/小 时的速率进行冷却。烧制后的材料中的相及其重量百分数通过粉末X射线衍射的里特维尔 德精修数据进行了测定。
[0062]接着通过高温X射线衍射对(Zr，Ti，Sn)2〇4材料在1500-1600°C下烧制时产生单相 或近似单相的组成进行了结晶晶格的轴向CTE值（S卩，沿单位晶格尺寸"a"、"b"和"c"方向上 的CTE值)的测定。所述组成及其室温单位晶格尺寸和晶格CTE值列于表1。平均晶格CTE值是 三个结晶晶格轴向CTE值的平均值。1600°C下(Zr，Ti，Sn)2〇4相的固溶体的大致范围示于图 2。图2还示出了表1中具体成分的位置及其平均晶格CTE值。一系列的虚线等值线表示具有 40x10-7°C-\50xl0-7°C-\60xl0-7°C-\70xl0-7°C-1 和 80x10-7°C-1 的相同CTE值的组成的大致 位置。表1和图2的数据证实了随着钛含量的降低和锡含量的升高，（Zr，Ti，Sn)2〇4的平均晶 格CTE降低。在最高的Sn/Ti比时，平均晶格CTE进一步随着锆含量的增加而降低。
[0063]表1中列出的单位晶格尺寸通过最小二乘线性回归分析进行拟合，以得到下述三 个等式，其中"Zr"、"Sn"和"Ti"分别是通式单元四氧(二阳离子)中锆、锡和钛原子的个数：
[0064] EQ.2:"a"单位晶格尺寸(A) = 4.56705 + 0.239524(Zr) + 0.06:l806:(S:n)98.5%R2
[0065]EQ· 3: "b"单位晶格尺寸(A)=5,0.70W+a.21S06(拉):+.0.707332:(Sii) - '0..321?5(Sn)2+β.13Μ8:(?)2 99.8%R2
[0066]EQ.4:"c"单位晶格尺寸(A) = 5.25636-0.0489722(Zr) - 0.182123(Ti)99.8%R2
[0067]下述表1示出了钛酸锆和多种钛酸锆锡化合物在室温下单位晶格尺寸a、b和c的 值，在室温_l〇〇〇°C之间单位晶格尺寸a、b和c的平均晶格热膨胀系数，以及三个晶格CTE值 的平均值。组成通过单个四氧通式单元中的原子个数表示，CTE值的单位为lO^tT1。
[0068]表1
[0069]
[0070]实施例1-29
[0071]本文公开的实施方式的实施例基于钛酸铝+钛酸错锡或钛酸镁铝+钛酸错锡，对比 性实施例基于钛酸铝±不含锡的钛酸锆或钛酸镁铝±不含锡的钛酸锆，分别示于下述表2-6〇
[0072]除了采用尖晶石(MgAl204)粉末提供镁以外，使用了端元氧化物粉末。通过激光衍 射测定并列出了各种无机粉末的中值粒度。除了无机成分以外，将12重量份的石墨粉（中值 粒径49μπι)和22重量份的交联豌豆淀粉加入100重量份的无机粉末以作为造孔剂。这是为了 在烧制的陶