氧化锆增韧氧化铝复相陶瓷材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种氧化锆增韧氧化铝复相陶瓷材料，包括以下质量份的原料：氧化锆粉体5‑10份，氧化铝粉体75‑90份，烧结助剂2‑10份；烧结助剂包括氧化镧和氧化镁。还提供一种制备上述复相陶瓷材料的方法，包括：配制氧化镧和氧化镁的前驱体混合溶液。制备氧化锆粉体和氧化铝混合粉体。将所述混合粉体成型，制成坯体。将所述坯体进行第一次烧结，得到陶瓷生坯。将陶瓷生坯浸渍在所述前驱体混合溶液中，浸渍一段时间后，进行第二次烧结。本发明专利技术提供的氧化锆增韧氧化铝复相陶瓷材料制备方法能够充分发挥烧结助剂的作用，有效降低烧结温度，节约能源，用该方法制备的氧化锆增韧氧化铝复相陶瓷材料的综合性能优良。

【技术实现步骤摘要】
氧化锆增韧氧化铝复相陶瓷材料及其制备方法
本专利技术属于陶瓷材料
，特别是涉及一种氧化锆增韧氧化铝复相陶瓷材料及其制备方法。
技术介绍
氧化铝陶瓷具有耐腐蚀、耐高温、耐磨损、质量轻、成本低等优点，是目前世界上生产量最大、应用面最广的工业陶瓷材料。在航天航空等科防尖端
和机械、冶金、化工等一般工业领域均有着广阔的应用前景，但其最致命的力学弱点便是其本身的脆性，这是由这类材料的结构特点所决定的。陶瓷材料中的化学键以共价键和离子键为主，这两类化学键都具有强的方向性和较高的结合强度，这就使得结构中难以发生显著的位错运动。因而限制了其实际应用范围的进一步推广。因此，陶瓷特别是氧化铝陶瓷的韧化变成了近年来结构陶瓷材料研究的核心课题。现有技术常采用氧化锆对氧化铝陶瓷进行增韧，来制备氧化锆增韧氧化铝陶瓷材料，但在氧化锆增韧氧化铝复相陶瓷材料的制备过程中，其固相烧结常通过添加烧结助剂的方式帮助细化晶粒，使产品的强度得到提高。现有技术的工艺路线如下：烧结助剂直接与陶瓷粉体混合—湿法研磨到预定粒径—喷雾造粒—坯体成型—烧结。由于烧结助剂不宜大量添加，因此烧结助剂的添加量比较少，在上述工艺路线中，烧结助剂直接与陶瓷粉体混合，在混合过程中很难将烧结助剂分布均匀，且在烧结之前的工序中，烧结助剂会有部分损耗，上述原因导致烧结助剂不能充分发挥其降低烧结温度、抑制或促进晶相转变的作用，上述方法不利于提高氧化锆增韧氧化铝复相陶瓷材料的综合性能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中存在的不足，并提供一种氧化锆增韧氧化铝复相陶瓷材料及其制备方法，该方法能够充分发挥烧结助剂的作用，有效降低烧结温度，节约能源，用该方法制备的氧化锆增韧氧化铝复相陶瓷材料的综合性能优良。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种氧化锆增韧氧化铝复相陶瓷材料，包括以下质量份的原料：氧化锆粉体5-10份，氧化铝粉体75-90份，以及烧结助剂2-10份；其中，所述烧结助剂包括氧化镧和氧化镁。对上述技术方案的进一步改进是：包括以下质量份的原料：氧化锆粉体5-10份，氧化铝粉体75-90份，氧化镧1-5份，以及氧化镁1-5份。本专利技术还提供一种制备上述氧化锆增韧氧化铝复相陶瓷材料的方法，包括以下步骤：制备前驱体混合溶液：配制氧化镧和氧化镁的前驱体混合溶液；制备混合粉体：按比例称取氧化锆粉体和氧化铝粉体，混合，造粒，得到混合粉体；制备坯体：将所述混合粉体成型，制成坯体；第一次烧结：将所述坯体进行第一次烧结，得到陶瓷生坯；第二次烧结：将所述陶瓷生坯置于容器中，抽真空处理后，吸入所述前驱体混合溶液，使陶瓷生坯浸渍在所述前驱体混合溶液中，取出所述陶瓷生坯，并对所述陶瓷生坯进行第二次烧结，得到氧化锆增韧氧化铝复相陶瓷材料；其中，所述氧化锆粉体的质量、所述氧化铝粉体的质量、所述氧化镧和所述氧化镁的总质量之比为(5-10)：(75-90)：(2-10)。进一步地，所述制备前驱体混合溶液步骤具体为：分别以氧化镧和氧化镁的前驱体La(NO3)3、Mg(NO3)2.6H2O为溶质，以柠檬酸作为络合剂，用无水乙醇作为溶剂，PVP作为分散剂，在pH＝5的条件下，配制所述前驱体混合溶液，所述前驱体混合溶液的浓度为0.2mol/L。进一步地，所述制备混合粉体步骤中，混合方式采用湿法研磨，研磨后的粉体粒径为0.5-1.5μm。进一步地，所述制备混合粉体步骤中所述混合粉体的粒径值为20-200μm。进一步地，所述第一次烧结步骤中的烧结温度为1000℃-1050℃，保温时间为2-4h。进一步地，所述第二次烧结步骤中的烧结温度为1300℃-1350℃，保温时间为2-4h。进一步地，所述第二次烧结步骤中，抽真空处理的真空度≤500Pa，浸渍时间为4-8h。进一步地，其中，所述氧化锆粉体的质量、所述氧化铝粉体的质量、所述氧化镧的质量、所述氧化镁的质量之比为(5-10)：(75-90)：(1-5):(1-5)。根据本专利技术的技术方案可知，本专利技术的氧化锆增韧氧化铝复相陶瓷材料，其烧结助剂为氧化镧和氧化镁，其原材料配比合理，有利于制备综合性能优异的氧化锆增韧氧化铝复相陶瓷材料。本专利技术的氧化锆增韧氧化铝复相陶瓷材料的制备方法，将烧结助剂配制成前驱体混合溶液，并通过二次烧结的步骤，将陶瓷生坯浸渍在前驱体混合溶液中，使陶瓷生坯与前驱体混合溶液充分接触，前驱体混合溶液均匀填充至陶瓷生坯的孔洞中，有利于烧结助剂更好地发挥作用。且在二次烧结步骤前，烧结助剂没有参与，因此，烧结助剂没有损耗，可更大程度地发挥烧结助剂的作用，从而有效降低烧结温度、抑制或促进晶相转变，有利于提高氧化锆增韧氧化铝复相陶瓷材料的综合性能。附图说明图1为本专利技术实施例的氧化锆增韧氧化铝复相陶瓷材料及其制备方法的流程示意图。具体实施方式为了便于理解本专利技术，下面将参照相关附图对本专利技术进行更全面的描述。附图中给出了本专利技术的较佳实施例。但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本专利技术的公开内容的理解更加透彻全面。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。本实施例的氧化锆增韧氧化铝复相陶瓷材料，包括以下质量份的原料：氧化锆(3Y-ZrO2)粉体5-10份，氧化铝(Al2O3)粉体75-90份，以及烧结助剂2-10份。其中，所述烧结助剂包括氧化镧(La2O3)和氧化镁(MgO)。其中，所述氧化镧为1-5份，所述氧化镁为1-5份。如图1所示，制备上述氧化锆增韧氧化铝复相陶瓷材料的方法，包括以下步骤：S1、制备前驱体混合溶液：配制氧化镧和氧化镁的前驱体混合溶液。分别以氧化镧和氧化镁的前驱体La(NO3)3、Mg(NO3)2.6H2O为溶质，以柠檬酸作为络合剂，用无水乙醇作为溶剂，PVP作为分散剂，在pH＝5的条件下，配制所述前驱体混合溶液，所述前驱体混合溶液的浓度为0.2mol/L。其中按质量份计，氧化镧为1-5份，氧化镁为1-5份。S2、制备混合粉体：按质量份，称取氧化锆粉体5-10份，氧化铝(Al2O3)粉体75-90份，并充分混合均匀，采用湿法研磨，使研磨后的粉体粒径达到0.5-1.5μm。经喷雾干燥塔进行烘干造粒，得到混合粉体。所述混合粉体的粒径值为20-200μm。喷雾干燥过程中，干燥空气的温度为200-300℃，喷雾头转速为4000-6000rpm，空气压差为150-200Pa，出风温度为100-150℃。S3、制备坯体：将所述混合粉体经冷等静压成型，制成坯体。冷等静压的压力为150-200MPa，时间为3-5min。S4、第一次烧结：将所述坯体放置于高温窑炉中，进行第一次烧结，烧结温度为1000℃-1050℃，保温本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种氧化锆增韧氧化铝复相陶瓷材料，其特征在于：包括以下质量份的原料：氧化锆粉体5-10份，氧化铝粉体75-90份，以及烧结助剂2-10份；其中，所述烧结助剂包括氧化镧和氧化镁。/n

【技术特征摘要】
1.一种氧化锆增韧氧化铝复相陶瓷材料，其特征在于：包括以下质量份的原料：氧化锆粉体5-10份，氧化铝粉体75-90份，以及烧结助剂2-10份；其中，所述烧结助剂包括氧化镧和氧化镁。


2.根据权利要求1所述的氧化锆增韧氧化铝复相陶瓷材料，其特征在于：包括以下质量份的原料：氧化锆粉体5-10份，氧化铝粉体75-90份，氧化镧1-5份，以及氧化镁1-5份。


3.一种氧化锆增韧氧化铝复相陶瓷材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
制备前驱体混合溶液：配制氧化镧和氧化镁的前驱体混合溶液；
制备混合粉体：按比例称取氧化锆粉体和氧化铝粉体，混合，造粒，得到混合粉体；
制备坯体：将所述混合粉体成型，制成坯体；
第一次烧结：将所述坯体进行第一次烧结，得到陶瓷生坯；
第二次烧结：将所述陶瓷生坯置于容器中，抽真空处理后，吸入所述前驱体混合溶液，使陶瓷生坯浸渍在所述前驱体混合溶液中，取出所述陶瓷生坯，并对所述陶瓷生坯进行第二次烧结，得到氧化锆增韧氧化铝复相陶瓷材料；
其中，所述氧化锆粉体的质量、所述氧化铝粉体的质量、所述氧化镧和所述氧化镁的总质量之比为(5-10)：(75-90)：(2-10)。


4.根据权利要求3所述的氧化锆增韧氧化铝复相陶瓷材料的制备方法，其特征在于：所述制备前驱体混合溶液步骤具体为：
分别以氧化镧和氧化镁的前驱体La(NO3)3、Mg(NO3)2.6...

【专利技术属性】
技术研发人员：冼锐伟，秦宏友，杨青松，廖小龙，刘楷，李方伟，毕倩兰，徐信林，李禅，吴沙鸥，李毅，
申请(专利权)人：深圳陶陶科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44