[發(fā)明專(zhuān)利]一種納米級(jí)透明鎂鋁尖晶石陶瓷材料及其制備方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010116930.5
• 申請(qǐng)日: 2010-03-02
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101786872A
• 公開(kāi)（公告）日: 2010-07-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王小軍;房明浩;黃朝暉;劉艷改
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)
• 主分類(lèi)號(hào): C04B35/443
• 分類(lèi)號(hào): C04B35/443;C04B35/622;C04B35/64
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及一種納米級(jí)透明鎂鋁尖晶石陶瓷材料及其制備方法，屬于結(jié)構(gòu)陶瓷材料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

透明尖晶石陶瓷材料(簡(jiǎn)稱(chēng)TMAC)不但具有耐高溫、耐腐蝕、耐磨損、抗沖擊、高硬度、高強(qiáng)度、良好的電絕緣性能等優(yōu)點(diǎn)，而且具有白寶石單晶的光學(xué)性能，在紫外、可見(jiàn)光、紅外光波段具有良好的光學(xué)透過(guò)率。但由于制備高性能的TMAC需要較高的溫度及特殊的燒結(jié)方法，導(dǎo)致整體成本較高，其應(yīng)用目前還主要集中在軍用領(lǐng)域以及航空航天領(lǐng)域。隨著制造成本的降低，TMAC有望向電子領(lǐng)域開(kāi)拓更多的應(yīng)用，在民用領(lǐng)域的應(yīng)用也必將日益廣泛。在次基礎(chǔ)上，國(guó)內(nèi)外不少學(xué)者和研究工作者開(kāi)始致力于低成本高性能鎂鋁尖晶石陶瓷的研究，如：中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利200810104842.6中提出將磨細(xì)LiF作為助燒劑加入到尖晶石粉末中，在高溫高壓下成型，燒結(jié)體經(jīng)過(guò)退火處理后進(jìn)行粗磨、細(xì)磨、拋光，即得到透明多晶鎂鋁尖晶石。雷牧云，李法薈等人以高純、超細(xì)的鎂鋁尖晶石粉末作為起始原料，采用真空熱壓燒結(jié)與熱等靜壓法相結(jié)合制備透明尖晶石陶瓷。

但是相比無(wú)壓燒結(jié)，以上方法需要較高的成本、較大的設(shè)備投資和較長(zhǎng)的制備周期，所以在無(wú)壓燒結(jié)條件下不降低致密度并能夠控制晶粒的長(zhǎng)大是一個(gè)重要的技術(shù)。因此，開(kāi)發(fā)一種在無(wú)壓條件下兼顧強(qiáng)度與韌性的高致密度的透明鎂鋁尖晶石陶瓷的制備方法具有非常重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明的目的是針對(duì)鎂鋁尖晶石陶瓷強(qiáng)度高，韌性低的問(wèn)題，提出一種利用溶膠凝膠法制備的納米級(jí)鎂鋁尖晶石粉體，通過(guò)一定的成型方法，在無(wú)壓條件下進(jìn)行燒結(jié)制備納米級(jí)透明鎂鋁尖晶石陶瓷的方法。此方法可以在保證鎂鋁漸進(jìn)式陶瓷高致密度的條件下，最大程度地提高尖晶石的韌性及耐磨性。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

本發(fā)明涉及一種納米級(jí)透明鎂鋁尖晶石陶瓷材料，其特征在于：以溶膠凝膠法制備的納米鎂鋁尖晶石粉體為原料，采用折線法進(jìn)行無(wú)壓燒結(jié)。

本發(fā)明提出的一種納米級(jí)透明尖晶石陶瓷的制備方法，其特征在于：所述方法首先是以粒徑為納米級(jí)鎂鋁尖晶石粉體為原料，可以采用但不局限于以下制備方法：溶膠凝膠法、化學(xué)沉淀法、噴霧熱解法、醇鹽水解法、螯合物前驅(qū)體法。采用一種創(chuàng)新的燒結(jié)方法即折線法無(wú)壓燒結(jié)。具體方法如下：先以一定的升溫速率將試樣加熱到最高燒結(jié)溫度T1，經(jīng)過(guò)短時(shí)間保溫或不保溫，以一定速率降溫至T2，經(jīng)過(guò)短時(shí)間保溫或不保溫，再以一定速率升溫至最終燒結(jié)溫度T3，保溫一定時(shí)間(也可以重復(fù)以上升溫、降溫、保溫步驟)后冷卻，即得到本發(fā)明的強(qiáng)度高韌性大耐磨損的納米級(jí)透明鎂鋁尖晶石陶瓷材料。如該透明鎂鋁尖晶石陶瓷材料表面需要加工處理，可用平面磨床和金剛石研磨膏對(duì)陶瓷表面進(jìn)行磨制和拋光。其中最高燒結(jié)溫度T1的溫度范圍為1200℃～1600℃，降溫幅度(T1～T2)的范圍為50℃～300℃，最高燒結(jié)溫度與最終燒結(jié)溫度之差(T1～T3)的范圍為20℃～150℃。可以通過(guò)控制溫度T1、T2、T3實(shí)現(xiàn)亞微米氧化鋁陶瓷材料的平均晶粒尺寸在50納米至100納米之間的調(diào)整。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步說(shuō)明：

本發(fā)明的原料為：溶膠凝膠法制備的鎂鋁尖晶石粉體要求MAS含量為95wt.％～99.99wt.％，平均粒徑為20nm左右。

本發(fā)明提出的一種納米級(jí)透明鎂鋁尖晶石陶瓷的制備方法，其特征在于：所述方法首先是以粒徑為納米級(jí)的鎂鋁尖晶石粉體為原料，可以采用但不限于以下制備方法：溶膠凝膠法、化學(xué)沉淀法、噴霧熱解法、醇鹽水解法、螯合物前驅(qū)體法。采用一種創(chuàng)新的燒結(jié)方法即折線法無(wú)壓燒結(jié)。具體方法如下：先以一定的升溫速率將試樣加熱到最高燒結(jié)溫度T1，經(jīng)過(guò)短時(shí)間保溫或不保溫，以一定速率降溫至T2，經(jīng)過(guò)短時(shí)間保溫或不保溫，再以一定速率升溫至最終燒結(jié)溫度T3，保溫一定時(shí)間(也可以重復(fù)以上升溫、降溫、保溫步驟)后冷卻，即得到本發(fā)明的強(qiáng)度高韌性大耐磨損的納米級(jí)透明鎂鋁尖晶石陶瓷材料。如該鎂鋁尖晶石陶瓷材料表面需要加工處理，可用平面磨床和金剛石研磨膏對(duì)陶瓷表面進(jìn)行磨制和拋光。其中最高燒結(jié)溫度T1的溫度范圍為1200℃～1600℃，降溫幅度(T1～T2)的范圍為50℃～300℃，最高燒結(jié)溫度與最終燒結(jié)溫度之差(T1～T3)的范圍為20℃～150℃。可以通過(guò)控制溫度T1、T2、T3實(shí)現(xiàn)亞微米氧化鋁陶瓷材料的平均晶粒尺寸在50納米至100納米之間的調(diào)整。

一種納米級(jí)透明鎂鋁尖晶石陶瓷材料的制備工藝流程為：

原料→球磨→干燥→過(guò)篩→成型→燒成→表面加工

實(shí)施例1