一种高性能氧化铝基复合陶瓷的原位凝固胶态成型方法技术

本发明专利技术属于氧化铝基复合陶瓷技术领域，尤其为一种高性能氧化铝基复合陶瓷的原位凝固胶态成型方法，包括以下步骤：S1、将质量比为70～90％的氧化铝粉、7～21％的氧化锆粉、2.5～8％的碳化硅粉以及0.5～1％的分散剂原料以去离子水为球磨介质混匀；S2、将氧化铈分散至经步骤S1制得的复合陶瓷浆料中；S3、将短切纤维加入到经步骤S2所得的氧化铈增韧复合陶瓷浆料中，再加入表面活性剂，混匀。本发明专利技术通过添加氧化锆、碳化硅制备复合浆料，并在复合浆料中添加氧化铈和短切纤维，明显改善了氧化铝基复合陶瓷材料的热震稳定性及热震耐久性，使复合材料的韧性及强度得到大幅提高，整体性能提升显著，且制作工艺简单，易于实现工业化生产。易于实现工业化生产。易于实现工业化生产。

【技术实现步骤摘要】
一种高性能氧化铝基复合陶瓷的原位凝固胶态成型方法


[0001]本专利技术涉及氧化铝基复合陶瓷
，具体为一种高性能氧化铝基复合陶瓷的原位凝固胶态成型方法。

技术介绍

[0002]氧化铝基陶瓷材料具有耐高温、强度大、耐蠕变、耐磨耗、绝缘性好、重量轻、抗氧化等优良的特性，是一类理想的结构陶瓷材料，应用极为广泛。随着技术的发展与应用领域的扩大，对氧化铝基陶瓷材料的性能要求也日益提高。
[0003]氧化铝基陶瓷不仅作为电子工业中电路衬底材料、发动机零部件材料中广泛应用，而且作为耐高温、抗腐蚀、耐磨损的机械零部件材料取代金属和合金也取得显著效果。然而现有的氧化铝基陶瓷材料的力学性能并不突出，抗弯强度及断裂韧性较低，极大影响了陶瓷零部件的工作可靠性和使用安全性，也限制了氧化铝基陶瓷的应用。

技术实现思路

[0004]（一）解决的技术问题针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种高性能氧化铝基复合陶瓷的原位凝固胶态成型方法，解决了现有的氧化铝基陶瓷材料的力学性能并不突出，抗弯强度及断裂韧性较低，极大影响了陶瓷零部件的工作可靠性和使用安全性，也限制了氧化铝基陶瓷的应用的问题。
[0005]（二）技术方案。
[0006]本专利技术为了实现上述目的具体采用以下技术方案：一种高性能氧化铝基复合陶瓷的原位凝固胶态成型方法，包括以下步骤：S1、将质量比为70～90％的氧化铝粉、7～21％的氧化锆粉、2.5～8％的碳化硅粉以及0.5～1％的分散剂原料以去离子水为球磨介质混匀，得到复合陶瓷浆料；S2、将含量为8～11mol％的氧化铈分散至经步骤S1制得的复合陶瓷浆料中，球磨后得到氧化铈增韧复合陶瓷浆料；S3、将体积分数为10～15％的短切纤维加入到经步骤S2所得的氧化铈增韧复合陶瓷浆料中，再加入质量分数为0.25～0.55％的表面活性剂，混匀，得短切纤维
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氧化铈增韧复合陶瓷浆料；S4、将经步骤S3所得的短切纤维
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氧化铈增韧复合陶瓷浆料进行真空除泡；S5、将除泡后的短切纤维
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氧化铈增韧复合陶瓷浆料注入模具中原位凝固胶态成型，干燥、脱模后得到高性能氧化铝基复合陶瓷胚体。
[0007]进一步地，所述分散剂为聚丙烯酸铵，各原料以去离子水为球磨介质混合4～6h，PH控制为6～11。
[0008]进一步地，所述氧化铈与复合陶瓷浆料混合时间为3～5h。
[0009]进一步地，所述短切纤维为短切碳纤维，所述表面活性剂为双十六烷基磷酸，所述
氧化铈增韧复合陶瓷浆料、短切纤维和表面活性剂的混合时间为2～4h。
[0010]进一步地，所述真空除泡时间为30～45min。
[0011]进一步地，所述除泡后的短切纤维
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氧化铈增韧复合陶瓷浆料注入模具中原位凝固胶态成型后，需置于70～90℃下保温2～3h，再室温干燥12～18h，最后完成脱模。
[0012]（三）有益效果与现有技术相比，本专利技术提供了一种高性能氧化铝基复合陶瓷的原位凝固胶态成型方法，具备以下有益效果：本专利技术，通过氧化锆的添加，使氧化铝基复合陶瓷材料在热冲击后残留抗压强度下降的程度大大减小，较为明显的改善了氧化铝基复合陶瓷材料的热震稳定性及热震耐久性，提高了盖板玻璃的韧性，通过碳化硅添加，使氧化铝基复合陶瓷材料在高温力学性能、高导热率、抗热冲击性、耐化学腐蚀、低热膨胀系数等方面性能得到较大提升；通过添加氧化铈，对四方氧化锆具有稳定作用，氧化铈增韧氧化锆
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氧化铝基复合陶瓷，使复合材料的韧性及强度得到大幅提高，抗弯强度高达693.5MPa，断裂韧性为8.3MPa.m1/2，显著提升了氧化铝基复合陶瓷的力学性能，通过引入短切碳纤维的方式，进一步增强了氧化铝基复合陶瓷的整体性能，得到具有高性能的氧化铝基复合陶瓷，且制作工艺简单，易于实现工业化生产。
附图说明
[0013]图1为本专利技术高性能氧化铝基复合陶瓷的原位凝固胶态成型步骤示意图。
具体实施方式
[0014]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0015]实施例1如图1所示，本专利技术一个实施例提出的一种高性能氧化铝基复合陶瓷的原位凝固胶态成型方法，包括以下步骤：S1、将质量比为80％的氧化铝粉、15％的氧化锆粉、4.3％的碳化硅粉以及0.7％的分散剂原料以去离子水为球磨介质混匀，得到复合陶瓷浆料；S2、将含量为10mol％的氧化铈分散至经步骤S1制得的复合陶瓷浆料中，球磨后得到氧化铈增韧复合陶瓷浆料；S3、将体积分数为13％的短切纤维加入到经步骤S2所得的氧化铈增韧复合陶瓷浆料中，再加入质量分数为0.45％的表面活性剂，混匀，得短切纤维
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氧化铈增韧复合陶瓷浆料；S4、将经步骤S3所得的短切纤维
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氧化铈增韧复合陶瓷浆料进行真空除泡；S5、将除泡后的短切纤维
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氧化铈增韧复合陶瓷浆料注入模具中原位凝固胶态成型，干燥、脱模后得到高性能氧化铝基复合陶瓷胚体。
[0016]在一些实施例中，分散剂为聚丙烯酸铵，各原料以去离子水为球磨介质混合5h，PH
控制为8。
[0017]在一些实施例中，氧化铈与复合陶瓷浆料混合时间为4h。
[0018]在一些实施例中，短切纤维为短切碳纤维，表面活性剂为双十六烷基磷酸，氧化铈增韧复合陶瓷浆料、短切纤维和表面活性剂的混合时间为3h。
[0019]在一些实施例中，真空除泡时间为38min。
[0020]在一些实施例中，除泡后的短切纤维
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氧化铈增韧复合陶瓷浆料注入模具中原位凝固胶态成型后，需置于80℃下保温2.5h，再室温干燥15h，最后完成脱模。
[0021]实施例2如图1所示，本专利技术一个实施例提出的一种高性能氧化铝基复合陶瓷的原位凝固胶态成型方法，包括以下步骤：S1、将质量比为70％的氧化铝粉、21％的氧化锆粉、8％的碳化硅粉以及1％的分散剂原料以去离子水为球磨介质混匀，得到复合陶瓷浆料；S2、将含量为8mol％的氧化铈分散至经步骤S1制得的复合陶瓷浆料中，球磨后得到氧化铈增韧复合陶瓷浆料；S3、将体积分数为10％的短切纤维加入到经步骤S2所得的氧化铈增韧复合陶瓷浆料中，再加入质量分数为0.25％的表面活性剂，混匀，得短切纤维
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氧化铈增韧复合陶瓷浆料；S4、将经步骤S3所得的短切纤维
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氧化铈增韧复合陶瓷浆料进行真空除泡；S5、将除泡后的短切纤维
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氧化铈增韧复合陶瓷浆料注入模具中原位凝固胶态成型，干燥、脱模后得到高性能氧化铝基复合陶瓷胚体。
[0022]在一些实施例中，分散剂为聚丙烯酸铵，各原料以去离子水为球磨介质混合4h，PH控制为6。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高性能氧化铝基复合陶瓷的原位凝固胶态成型方法，其特征在于：包括以下步骤：S1、将质量比为70～90％的氧化铝粉、7～21％的氧化锆粉、2.5～8％的碳化硅粉以及0.5～1％的分散剂原料以去离子水为球磨介质混匀，得到复合陶瓷浆料；S2、将含量为8～11mol％的氧化铈分散至经步骤S1制得的复合陶瓷浆料中，球磨后得到氧化铈增韧复合陶瓷浆料；S3、将体积分数为10～15％的短切纤维加入到经步骤S2所得的氧化铈增韧复合陶瓷浆料中，再加入质量分数为0.25～0.55％的表面活性剂，混匀，得短切纤维
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氧化铈增韧复合陶瓷浆料；S4、将经步骤S3所得的短切纤维
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氧化铈增韧复合陶瓷浆料进行真空除泡；S5、将除泡后的短切纤维
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氧化铈增韧复合陶瓷浆料注入模具中原位凝固胶态成型，干燥、脱模后得到高性能氧化铝基复合陶瓷胚体。2.根据权利要求1所述的一种高性能氧化铝基复合陶瓷的原...

【专利技术属性】
技术研发人员：章起伟，
申请(专利权)人：冠立科技扬州有限公司，
类型：发明
国别省市：