一种铸造用钛酸铝陶瓷及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种铸造用钛酸铝陶瓷及其制备方法，以α

【技术实现步骤摘要】
一种铸造用钛酸铝陶瓷及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种陶瓷制备
，尤其涉及一种铸造用钛酸铝陶瓷及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着现代工业的迅猛发展，特别是汽车、航空工业等领域的崛起，对同时具有优良的耐高温和抗热震性陶瓷材料的需求愈来愈迫切。钛酸铝(Al2TiO5)是集低膨胀系数和高熔点为一体的新型材料，具备优异的抗热冲击性能、抗渣、耐腐蚀、和对多种金属不浸润的优点，它低的热膨胀系数和优异的抗热冲击性能使它广泛用于玻璃、汽车、热加工工业等领域，如催化剂载体、排气管、内燃机隔热、金属冶金铸造抗热震部件等。但该材料也因存在着两大致命缺陷而使其应用受到很大程度限制：一是在750～1280℃温度区间易分解成金红石和刚玉相，从而丧失了其优良的低膨胀性能；二是钛酸铝晶体冷却时内部会产生大量微裂纹，大大降低了其室温机械强度。
[0003]钛酸铝陶瓷升液管是低压铸造连铸机的关键部件，直接影响铸铝产品的质量及生产效率，由于铸铁升液管易污染铝源、使用寿命短、粘铝液等缺点，国外发达国家已经开发Si3N4反应烧结SiC陶瓷升液管，这种陶瓷制品具有不污染铝液、耐侵蚀性能好等突出优势，而且使用寿命长且稳定，但由于它生产成本高，价格昂贵，在我国推广应用还有较大阻碍。钛酸铝是价格比较低廉的高温低膨胀材料，具有优异的抗热震性能和对铝液的不浸润性，是取代铸铁制造升液管的理想材料。目前国内钛酸铝陶瓷升液管多采用两步法制备，而直接采用一步法生产的研究与应用报道较少。

技术实现思路

[0004]为解决钛酸铝材料的两大致命缺陷，为国内陶瓷升液管生产提供一种新的思路，本专利技术提出铸造用钛酸铝陶瓷及其制备方法，具体技术方案为：
[0005]一种铸造用钛酸铝陶瓷，采用一步法直接烧制而成，制作所述钛酸铝陶瓷的原料及其配比为：α-Al2O353％～59％wt，钛黄粉37.58％～42.72％wt，稳定剂3％～6％，所述稳定剂由碳酸镁和二氧化硅复合而成。
[0006]一种铸造用钛酸铝陶瓷的制备方法，包括以下步骤：
[0007](1)把权利要求1所述的原料球磨至一定细度；
[0008](2)把球磨后的原料按权利要求1所述的比例用一定转速的行星球磨机进行湿法球磨混合，制得料浆；
[0009](3)将所述料浆倒入容器中，在电热鼓风干燥箱中于110℃下干燥4h，形成的粉体经玛瑙研钵研磨后过100目筛，加入适量的PVA水溶液进行造粒，陈腐24h形成混合料；
[0010](4)将所述混合料利用液压机预压，液压机的压力为8MPa，再采用等静压机压制，等静压机的压力120MPa～140MPa，压制时间为5min，制得生坯；
[0011](5)将压制成型后的生坯去除边角处毛刺，再放入烘箱中以90～100℃的恒温干燥
12～24h；
[0012](6)将干燥后的坯体放入硅钼炉内烧结，烧结温度1420～1450℃，烧结时间为10～12h。
[0013]进一步地，步骤(1)所述原料细度为200目。
[0014]进一步地，步骤(2)所述行星球磨机的转速为400r/min，球磨时间为12h。
[0015]进一步地，球磨所使用的介质为无水乙醇，所使用的球磨子为氧化锆陶瓷球磨子，所述原料、球磨子与无水乙醇的质量比为1:3:1.25。
[0016]进一步地，步骤(6)所述烧结温度为：1000℃以下升温速率为3～8℃/min，其中在600℃保温2h，1000℃以上升温速率为2～5℃/min，达到最高烧成温度后保温3～5h。
[0017]有益效果：
[0018]本专利技术利用α-Al2O3和钛黄粉作为原料，加入碳酸镁和二氧化硅作为稳定剂来制备钛酸铝陶瓷，在保证其优良的热膨胀性能的同时，提高其机械强度；试试陶瓷制备铸造用陶瓷升液管等材料，可节约能耗，简化工艺，节约生产成本，具有良好的经济效益。
附图说明
[0019]图1为本专利技术实施例1～4的X射线衍射图谱比对图；
[0020]图中：1为实施例1的X射线衍射图谱曲线，2为实施例2的X射线衍射图谱曲线，3为实施例3的X射线衍射图谱曲线，4为实施例4的X射线衍射图谱曲线；
[0021]图2为本专利技术实施例1～4的热膨胀率比对图；
[0022]图中：1为实施例1的热膨胀率曲线，2为实施例2的热膨胀率曲线，3为实施例3的热膨胀率曲线，4为实施例4的热膨胀率曲线。
具体实施方式
[0023]下面结合附图和具体实施例对本专利技术做进一步描述：
[0024]如图1-2所示，一种铝合金铸造用钛酸铝陶瓷，采用固相反应一步法直接烧制而成，所述生坯的原料及其配比为：α-Al2O353％～59％wt，钛黄粉37.58％～42.72％wt，稳定剂3％～6％，其中稳定剂由碳酸镁和二氧化硅复合而成。
[0025]实施例1：
[0026]一种铸造用钛酸铝陶瓷的制备方法，其制作所述钛酸铝陶瓷的原料及其配比为：α-Al2O354.34wt％、钛黄粉42.72wt％、碳酸镁1.94wt％、二氧化硅1wt％；其制作的步骤为：
[0027](1)原料处理：球磨细度为200目的α-Al2O3、钛黄粉、碳酸镁、二氧化硅原料。
[0028](2)原料混合：按各原料所占比例进行混合，用行星球磨机球磨12h，转速为400r/min，制得料浆；上述原料的混合采用湿法球磨制得，其中使用的球磨介质为无水乙醇，球磨子为氧化锆陶瓷球磨子，所述原料、球磨子、酒精的质量比为1:3:1.25。
[0029](3)造粒：将所述料浆倒入容器中，在电热鼓风干燥箱中于110℃下干燥4h，待酒精完全蒸发后，粉体结合成比较松散的块体，加入适量的PVA水溶液经玛瑙研钵研磨后过100目筛造粒，最后将粉料陈腐24h。
[0030](4)成型：将陈腐好粉料利用液压机预压，液压机压力为8MPa，然后采用冷等静压机压制，冷等静压机参数设置为130MPa
×
5min，得到陶瓷生坯。
[0031](5)修坯与干燥：将压制成型后的生坯利用刀具去除边角处毛刺；再放入烘箱中以100℃的恒温干燥12h。
[0032](6)烧成：将干燥后的坯体放入硅钼炉内烧结，经1420℃烧成。所述烧成制度为：1000℃以下升温速率为5℃/min，在600℃时保温2h，1000℃以上升温速率为3℃/min，达到最高烧成温度1420℃保温3h。
[0033]经测试，本实施例1制得的钛酸铝瓷的抗弯强度为48.13MPa，体积密度为3.44g
·
cm-3
，显气孔率5.38％，平均热膨胀系数为1.15
×
10-6
℃-1
(RT～900℃)，钛酸铝的晶格常数如图1所示，本实施例1的X射线衍射图谱可知，当加入的稳定剂量比较少时，样品中主要晶相是钛酸铝，因此该实例的热膨胀率最低(如图2所示)，室温抗弯强度是最低的，但是比纯钛酸铝强度却高很多，稳定剂的加入与钛酸铝生成本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铸造用钛酸铝陶瓷，采用一步法直接烧制而成，其特征在于，制作所述钛酸铝陶瓷的原料及其配比为：α-Al2O353％～59％wt，钛黄粉37.58％～42.72％wt，稳定剂3％～6％，所述稳定剂由碳酸镁和二氧化硅复合而成。2.一种铸造用钛酸铝陶瓷的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)把权利要求1所述的原料球磨至一定细度；(2)把球磨后的原料按权利要求1所述的比例用一定转速的行星球磨机进行湿法球磨混合，制得料浆；(3)将所述料浆倒入容器中，在电热鼓风干燥箱中于110℃下干燥4h，形成的粉体经玛瑙研钵研磨后过100目筛，加入适量的PVA水溶液进行造粒，陈腐24h形成混合料；(4)将所述混合料利用液压机预压，液压机的压力为8MPa，再采用等静压机压制，等静压机的压力120MPa～140MPa，压制时间为5min，制得生坯；(5)将压制成型后的生坯去除边角处毛刺，再放入烘箱中以90...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄学辉，陈微，程之勇，谭立新，寇连星，李晓博，李杰康，
申请(专利权)人：东营新科信特陶有限责任公司，
类型：发明
国别省市：