[發明專利]一種通過鋯鋁碳氧化制備氧化鋯-氧化鋁復相材料的方法

無效

• 申請號: 200910010564.2
• 申請日: 2009-03-04
• 公開（公告）號: CN101823870A
• 公開（公告）日: 2010-09-08
• 發明（設計）人: 周延春;何靈峰;包亦望
• 申請（專利權）人: 中國科學院金屬研究所
• 主分類號: C04B35/10
• 分類號: C04B35/10;C04B35/48;C04B35/622
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 張志偉

技術領域

本發明涉及高性能復相陶瓷材料的制備技術，特別提供了一種通過鋯鋁碳氧化制備氧化鋯-氧化鋁(ZrO₂-Al₂O₃)納米晶或超細晶復相材料的方法。

背景技術

氧化鋯-氧化鋁(ZrO₂-Al₂O₃)納米晶或超細晶復相材料是一種有廣泛應用前景的陶瓷復相材料。它綜合了高硬度、高模量、高強度、高韌性、耐腐蝕、低熱導、優異的生物相容性等優點。在工業結構件、熱障涂層和人工生物修復替代材料等高新技術領域都有廣泛的應用前景。盡管氧化鋯-氧化鋁(ZrO₂-Al₂O₃)納米晶或超細晶復相材料具有如此優異的性能，制備上的困難限制了它的應用。迄今為止，關于氧化鋯-氧化鋁(ZrO₂-Al₂O₃)納米晶或超細晶復相材料制備方面的文獻報道有很多。主要方法有：1)機械球磨(J.Am.Ceram.Soc.(美國陶瓷協會會刊)89(2006)1280)；2)燃燒合成(J.Mater.Res.(材料研究學報)13(1998)156)；3)共沉淀(Ceram.Inter.(陶瓷國際)34(2008)1797)；4)溶膠-凝膠(J.Am.Ceram.Soc.(美國陶瓷協會會刊)90(2007)298)。但這些方法各有缺點，機械球磨這種合成方法耗時長，對粉體的納米化程度有限，不容易使ZrO₂和Al₂O₃在納米尺度均勻混合；燃燒合成、共沉淀和溶膠-凝膠技術都為軟化學合成，過程復雜耗時，產生較多廢水廢渣，還可能會引入一些有毒試劑。因此，探索一種新的制備氧化鋯-氧化鋁納米晶或超細晶復相材料的方法就很有意義。

發明內容

本發明的目的在于提出了一種通過原位氧化三元鋯鋁碳化合物制備氧化鋯-氧化鋁納米晶或超細晶復相材料的方法。該方法以ZrAl₄C₄、Zr₂Al₃C₄、Zr₃Al₃C₅、Zr₂Al₄C₅和Zr₃Al₄C₆粉為原料，在較低溫度、短時間內合成了氧化鋯-氧化鋁(ZrO₂-Al₂O₃)納米晶或超細晶復相材料，解決現有技術制備的氧化鋯-氧化鋁(ZrO₂-Al₂O₃)納米晶或超細晶復相材料不實用等問題。

本發明的技術方案如下：

一種通過鋯鋁碳氧化制備氧化鋯-氧化鋁納米晶或超細晶復相材料的方法，該方法特征在于：

1)原料組成及成分范圍：

以ZrAl₄C₄、Zr₂Al₃C₄、Zr₃Al₃C₅、Zr₂Al₄C₅或Zr₃Al₄C₆粉為原料，合成ZrO₂-Al₂O₃納米晶或超細晶復相材料中的ZrO₂和Al₂O₃化學計量比(即摩爾比)分別為ZrO₂∶Al₂O₃＝1∶2、2∶1.5、2∶1、1∶1和3∶1。

2)制備工藝：