一种氧化铝陶瓷基材料的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于材料学领域，设及一种陶瓷材料，具体来说是一种氧化侣陶瓷基材料 的制备方法。 技术背景
[0002] 陶瓷材料具有机械强度高、硬度大、耐磨、耐高溫、耐腐蚀、高绝缘性、低介电损耗 等优良性能，具有重要的应用价值。但是，陶瓷材料也存在易发生脆性断裂的弱点，运限制 了陶瓷材料大规模推广应用。
[0003] 氧化侣陶瓷由于其来源广、价格低等优点，成为使用最为广泛的陶瓷材料。为了防 止陶瓷材料在使用过程中发生的脆性破坏，就需要对其进行初化处理。近年来，关于氧化侣 陶瓷增初的方法有很多，如相变增初、复合增初、自增初W及晶须、纤维和碳纳米管增初等， 也取得了一定的效果。1987年的德国的Karch等W首次报道了所研制的纳米陶瓷具有高 初性与低溫超塑性行为，其研究结果第一次向世界展示了纳米陶瓷潜在的优异性能，为解 决长期困扰人们的陶瓷的脆性问题提供了一条新的思路。Niihara?首次在微米级A!203基 体中加入SiC纳米颗粒，使得陶瓷强度得到了较大程度的提高。李咏梅等?在微米氧化侣 粉体中添加一定比例的纳米Al2〇3粉，提高了陶瓷素巧的密度，有利于烧结，也提高了氧化 侣陶瓷烧结后的密度、维氏硬度和断裂初性。赵军等W从改善氧化侣的力学性能出发，探 讨了纳米Al2〇3粉添加对粗晶氧化侣A12〇3力学性能的影响。
[0004] 然而，运些方法总是存在着一定的问题，如碳化娃晶须原位增初氧化侣陶瓷，碳化 娃晶须存在团聚现象，影响与氧化侣陶瓷基体的相容性，且对烧结速率也会造成一定的影 响；对于纤维增初氧化侣陶瓷，虽然增初效果明显，但是存在W下问题：一是高溫下晶体相 变、晶粒粗化W及玻璃相的蠕变导致纤维的高溫强度下降；二是在高溫成型和使用过程中， 氧化物纤维易与陶瓷基体形成强结合的界面，导致纤维增强陶瓷基复合材料的脆性破坏， 丧失了纤维的增初补强作用；碳纳米管增初也需解决其均匀分散和碳纳米管复合粉体的成 型烧结工艺问题。
[0005] 对于上述李咏梅、赵军等人的方法，也存在着一些问题，比如李咏梅的方法中烧结 溫度高，达到1850°C;赵军使用的添加剂存在纳米材料，使得成本增加，并且烧结助剂的制 备过程稍复杂，不适合量产。
[000引 参考文献
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【发明内容】
[0007]针对现有技术中的上述技术问题，本发明提供了一种氧化侣陶瓷基材料的制备方 法，所述的运种氧化侣陶瓷基材料的制备方法解决了现有技术中的氧化侣陶瓷初性差的技 术问题。
[0008] 本发明提供了一种氧化侣陶瓷基材料的制备方法，包括W下步骤： (1) 称取纳米氧化侣粉体、氧化侣粉体、Ti〇2、Ca0、Mg0、Si〇2、聚丙締酸PAA，上述各成分 的质量百分比分别为： 纳米氧化侣 15-35%， 氧化侣粉 59%-82. 5〇/〇， Ti〇2 0. 5%-1〇/〇， CaO 0. 6%-l. 5%, MgO 0. 09%-0. 45%, Si〇2 1. 22%-3. 05〇/〇， 聚丙締酸PAA用量为氧化侣粉体和纳米氧化侣粉体总质量的0. 1%-1% ;将纳米氧化侣 粉体添加进氧化侣粉体中，按球料比3-5:1配置氧化侣球，倒入球磨装置中，并添加Ti〇2、 化0、MgO、Si化、聚丙締酸PAA和水，球和水的质量比为1:1-2,在行星球磨机中球磨4-化后 取出，倒入一个反应容器中； (2) 将步骤（1)得到的浆料在80-100°C下干燥8-12h后取出，用干压成型法在 50-100MPa压力下压制成片，再在200-240MPa压力下进行冷等静压，保压30-300S ; (3) 将步骤（2)得到的试样在1450-1500°C下烧结，保溫2-化后冷却至室溫，获得氧化 侣陶瓷基材料。
[0009] 进一步的，步骤（1)中的纳米氧化侣粉体的粒径为30nm-50nm，氧化侣粉体的粒径 为 5mm-7mm。
[0010] 进一步的，步骤（1)中的Ti〇2粒径为30mm-80mm; 进一步的，步骤（1)中的CaO粒径为40mm-90mm; 进一步的，步骤（1)中的MgO粒径为30mm-70mm; 进一步的，步骤（1)中的Si化粒径为40mm-80mm。
[0011] 本发明的氧化侣陶瓷基材料的制备方法，由于制备过程中采用Ti〇2、化0、MgO、 Si〇2、聚丙締酸PAA等物质的混合物和纳米氧化侣粉体，因此氧化侣陶瓷可在低溫的条件 下致密烧结。本发明用纳米氧化侣增初氧化侣陶瓷材料，使其抗弯强度和断裂初性相对纯 氧化侣陶瓷都有了较大程度的提高，要高于一般的纯氧化侣陶瓷的弯曲强度在280-330MPa 之间，断裂初性在2-3MPa，mi/2范围内。相对于其它纳米氧化侣增初方法，本发明因使用冷 等静压技术，使得断裂初性和抗弯强度得到小幅提高，进一步提高了陶瓷材料的致密度，降 低收缩率。
[0012] 本发明由于采用的大多数化学原料均非纳米尺寸，只需无压烧结常用设备，无需 特殊设备，制备过程简单，生产周期短，因此，本发明的制备方法具有的适合大规模工业生 产特点。
[0013] 本发明和已有技术相比，其技术进步是显著的。本发明的方法可W得到细小均匀 的氧化侣晶相、高的抗弯强度和断裂初性的氧化侣陶瓷材料。
[0014]
【具体实施方式】[001引实施例1 1)按照质量百分比称取纳米氧化侣粉体、氧化侣粉体、Ti02、化0、MgO、Si02、聚丙締酸PAA，纳米氧化侣的重量百分比为37%、氧化侣粉的重量百分比为59%，Ti02的重量百分比为 l0/0，CaO的重量百分比为0. 9%，Mg0的重量百分比为0.27%，Si化2的重量百分比为1. 83%，PAA 用量为氧化侣粉体和纳米氧化侣粉体总质量的0. 8%，其中纳米氧化侣粉体粒径为30nm，氧 化侣粉体粒径为6mm，Ti02粒径为30mm;CaO粒径为50mm;MgO粒径为40mm间02粒径为 60mm;将纳米氧化侣粉体添加进氧化侣粉体中，其中按球料比3:1配置氧化侣球，倒入球磨 罐中，并添加Ti02、化0、MgO、Si02和水，使球和水的质量比为1:1，在行星球磨机中球磨4h 后取出，倒入器皿中。
[001引。将步骤（1)得到的浆料在80°C下干燥lOh后取出，用干压成型法在lOOMPa压 力下压制成片，再将试样在200MPa下进行冷等静压，保压30s。
[0017] 3)将步骤（2)得到的试样在1450°C下烧结，保溫化后冷却至室溫，获得材料1，使 用单边切口梁法与Ξ点弯曲法对制得的复合材料进行力学测试，性能如表1所示。
[0018] 实施例2 1)按照质量百分比称取纳米氧化侣粉体、氧化侣粉体、Ti〇2、化0、MgO、Si〇2、聚丙締酸 PAA，纳米氧化侣的重量百分比为35%、氧化侣粉的重量百分比为62