[發明專利]含莫來石組分的氧化鋯四元系復相陶瓷材料

無效

• 申請號: 200710151041.0
• 申請日: 2007-12-14
• 公開（公告）號: CN101186499A
• 公開（公告）日: 2008-05-28
• 發明（設計）人: 劉家臣;韓超;張婧媛;易慶;劉之鑫
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: C04B35/48
• 分類號: C04B35/48
• 代理公司: 天津佳盟知識產權代理有限公司
• 代理人: 侯力

技術領域

本發明提出的一種含莫來石組分的氧化鋯四元系復相陶瓷材料。屬于結構陶瓷技術領域。

背景技術

氧化鋯系陶瓷材料因具備優良的力學性能，已被廣泛用于制備多種結構部件，如泵、閥、磨、輥類設備的易損部位的替代材料。在2-3mol％氧化釔穩定氧化鋯基礎上，加入0.5-5mol％氧化鎂、4-15vol％氧化鋁，可形成Y₂O₃-ZrO₂-MgO-Al₂O₃四元系氧化鋯復相陶瓷，四元系氧化鋯體系不但比單一氧化釔穩定氧化鋯體系力學性能進一步改進，而且還能通過粒徑匹配，在更寬范圍內實現造粒二次顆粒的尺寸和形貌的控制，從而使構件的成型性能改善，有效降低燒成收縮和燒成溫度。

四元系中組分的增加盡管同時改善了材料或構件的工藝和力學性能，但增加了材料燒制過程對溫度的敏感性，燒成溫度范圍在1490-1520℃，制得復相陶瓷材料強度在570-610MPa，斷裂韌性9-12MPam^1/2。溫度低于1490℃或高于1520℃強度和斷裂韌性都迅速降低。

發明內容

為克服上述技術背景中的不足，本發明的目的在于提供一種含莫來石組分的氧化鋯四元系復相陶瓷材料，增加材料的燒成溫度范圍和力學性能的穩定性。

本發明的技術方案：在2-3mol％氧化釔穩定、并含0.5-5mol％氧化鎂、4-15vol％氧化鋁組成的Y₂O₃-ZrO₂-MgO-Al₂O₃四元系氧化鋯復相陶瓷基礎上，以莫來石(3Al₂O₃·2SiO₂)的形式引入0.4-1.0wt％的氧化硅組分。上述復合組分添加分散劑、結合劑與水，經球磨混合、噴霧造粒、等靜壓成型，在1450-1520℃范圍燒成2小時，制得復相陶瓷材料強度在610-650MPa，斷裂韌性在10-14MPam^1/2。

本發明的優點在于，以莫來石3Al₂O₃·2SiO₂的形式引入氧化硅組分多組分后，使材料在燒結過程形成Y-Si-Mg-Al高粘度液相，使燒成溫度減低的同時，保持寬的燒成溫度范圍，降低材料的燒成成本和利于細晶結構的形成，提高整體的性能成本比，并保持力學性能的穩定性。

具體實施方式

實施例1：

按配方稱量氧化鋯粉50公斤，含外加氧化釔2.54公斤，氧化鎂350克，氧化鋁1.6公斤，莫來石0.8公斤，加水36.5公斤、547毫升30％濃度的聚丙稀酸銨，經球磨混合、造粒、等靜壓成型后，在1480℃范圍燒成2小時，制得復相陶瓷材料強度620MPa，斷裂韌性14MPam^1/2。

實施例2：

按配方稱量氧化鋯粉50公斤，含外加氧化釔2.54公斤，氧化鎂350克，氧化鋁1.6公斤，莫來石0.6公斤，加水36公斤、300克聚丙稀酸銨，經球磨混合、造粒、等靜壓成型后，在1520℃范圍燒成2小時，制得復相陶瓷材料強度650MPa，斷裂韌性11MPam^1/2。