[發(fā)明專利]阿隆陶瓷材料的一步常壓反應(yīng)燒結(jié)方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810010988.4
• 申請日: 2008-04-11
• 公開（公告）號: CN101259997A
• 公開（公告）日: 2008-09-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張寧;朱克武
• 申請（專利權(quán)）人: 沈陽大學(xué)
• 主分類號: C04B35/10
• 分類號: C04B35/10;C04B35/622
• 代理公司: 沈陽東大專利代理有限公司
• 代理人: 戚羽

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及一種無機(jī)非金屬材料技術(shù)領(lǐng)域阿隆(γ-AlON)陶瓷材料的燒結(jié)制備方法，特別是阿隆(γ-AlON)陶瓷材料的一步常壓反應(yīng)燒結(jié)方法。

背景技術(shù)：

為了使阿隆(γ-AlON)陶瓷材料的各種性能得以充分發(fā)揮，須將其燒結(jié)成致密的陶瓷。其燒結(jié)制備方法主要有三種：一種是以AlN和Al₂O₃粉體為原料，合成出阿隆(γ-AlON)陶瓷粉體，然后以阿隆(γ-AlON)陶瓷粉體為原料，在氮保護(hù)氣氛下常壓或熱壓燒結(jié)制備阿隆(γ-AlON)陶瓷材料。這種燒結(jié)制備方法的主要特點(diǎn)是工藝相對比較復(fù)雜，需分兩步來完成；另一種燒結(jié)制備方法是以AlN與Al₂O₃粉體為原料，在氮保護(hù)氣氛下常壓或熱壓直接燒結(jié)制備阿隆(γ-AlON)陶瓷材料。這種類型的缺點(diǎn)是采用的超細(xì)AlN粉體原料的價(jià)格比較昂貴。熱壓燒結(jié)只適合于簡單部件，因而比常壓燒結(jié)更有局限性。但常壓燒結(jié)需要添加燒結(jié)助劑，如B、Y、La和Mg等，在燒結(jié)過程中，它們會形成低熔點(diǎn)液相，促進(jìn)燒結(jié)，以降低阿隆(γ-AlON)陶瓷材料的燒結(jié)溫度，細(xì)化阿隆(γ-AlON)陶瓷材料的晶粒，提高阿隆(γ-AlON)陶瓷材料的致密性和力學(xué)性能，目前這種燒結(jié)方法都只限于添加單一燒結(jié)助劑，所以燒結(jié)致密性效果不顯著。此外，還有一種燒結(jié)制備方法就是采用微波燒結(jié)方法制備阿隆(γ-AlON)陶瓷材料。微波燒結(jié)作為一種新的燒結(jié)方法，能使樣品在較低溫度和極短的保溫時(shí)間內(nèi)燒結(jié)，也是很有發(fā)展前途的。但是對于大尺寸爐腔的微波高溫保溫效果欠佳，所以對于大規(guī)模生產(chǎn)還有一定的局限性。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明提供一種阿隆陶瓷材料的一步常壓反應(yīng)燒結(jié)方法，該方法成本低、工藝簡單、燒結(jié)致密性好、適宜工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)。

阿隆(γ-AlON)陶瓷材料的一步常壓反應(yīng)燒結(jié)方法是：

1、配料：配料包括原料、復(fù)合燒結(jié)助劑和無水乙醇溶液。其中，原料為Al₂O₃和Al粉體，純度均大于98％。Al粉的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為13wt％，Al₂O₃粉體的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為87wt％。復(fù)合燒結(jié)助劑為Y₂O₃-CaF₂-SiO₂復(fù)合粉體，占原料總質(zhì)量的1～5wt％。其中，CaF₂為0.35～2wt％，Y₂O₃為0.35～2wt％，SiO₂為0.3～1wt％，純度均大于99％。利用精密電子天平按照上述成分配比分別稱取適量的Al₂O₃粉體、Al粉體、CaF₂粉體、Y₂O₃粉體和SiO₂粉體，待用。再稱取適量的無水乙醇溶液，待用。

2、球磨混料：將上述已經(jīng)稱量好的原料、復(fù)合燒結(jié)助劑放入尼龍球磨罐中，放料的順序?yàn)锳l₂O₃粉體、CaF₂粉體、Y₂O₃粉體、SiO₂粉體、Al粉體，倒入適量的無水乙醇溶液，用玻璃棒攪拌后，放入ZrO₂磨球，ZrO₂磨球直徑為12毫米，ZrO₂磨球總質(zhì)量與原料總質(zhì)量之比為5∶1。封蓋，球磨混料24小時(shí)。

3、烘干：將上述經(jīng)過24小時(shí)球磨混料的濕漿料從尼龍球磨罐中倒出，放入烘干箱中，90℃烘干。

4、成型：將上述烘干的混合原料裝入鋼制模具中，先雙向加載，壓力為20兆帕，然后冷等靜壓加載，壓力為200兆帕，保壓時(shí)間為5分鐘，制得素坯。

5、一步常壓反應(yīng)燒結(jié)：將素坯放在石墨推舟中，并用SiC和BN混和粉體將素坯埋覆。在石墨碳管爐中進(jìn)行氮化反應(yīng)燒結(jié)。加熱前需用氮?dú)庀却祪魻t體中的空氣，并使氮?dú)饬鲃樱獨(dú)饬髁繛槊糠昼?.5升。實(shí)驗(yàn)所用氮?dú)鉃榧兊?純度99.9％)。800℃以前加熱速度為每分鐘8℃，800℃以后升溫速度為每分鐘5℃，并在1350℃時(shí)保溫30分鐘，燒結(jié)溫度為1650℃～1850℃。于是獲得阿隆(γ-AlON)陶瓷材料。