[發明專利]一種高抗熱震陶瓷材料

無效

• 申請號: 201310014465.8
• 申請日: 2013-01-15
• 公開（公告）號: CN103044026A
• 公開（公告）日: 2013-04-17
• 發明（設計）人: 張小珍;巫春榮;周健兒;江瑜華
• 申請（專利權）人: 景德鎮陶瓷學院
• 主分類號: C04B35/495
• 分類號: C04B35/495
• 代理公司: 廣州廣信知識產權代理有限公司 44261
• 代理人: 李玉峰

技術領域

本發明涉及功能陶瓷材料技術領域，尤其涉及一種高抗熱震陶瓷材料。

背景技術

高抗熱震陶瓷材料具有耐高溫、高強度和低熱膨脹系數特點，適用于高溫結構陶瓷部件、航天材料、高溫觀察窗、高溫催化劑載體及過濾器、陶瓷坩堝、熱交換器等高新技術材料制造領域。隨著我國現代高新技術產業和航空航天工業的快速發展，對高抗熱震陶瓷材料的需求愈來愈迫切，對其抗熱震性能也有了更高的要求。陶瓷材料的抗熱震性能與其熱膨脹性能和力學強度密切相關。陶瓷材料的熱膨脹系數越低和力學強度越高，其抗熱震性能越好。目前，現有技術這類陶瓷材料通常使用堇青石陶瓷、鋰輝石陶瓷、鈦酸鋁陶瓷等低膨脹陶瓷材料。盡管這些材料熱膨脹系數較低（1～3×10^-6℃^-1），但都存在有各自的缺點，難以滿足實際工業需求。例如，堇青石陶瓷耐酸性差，不能用于腐蝕場所；鋰輝石陶瓷燒成范圍很狹窄（只有10℃左右），強度低，抗熱震性差；鈦酸鋁陶瓷由于晶格軸向熱膨脹各向異性大而導致產生開裂現象，其強度低（抗彎強度＜10MPa），抗熱震性能極差，而且鈦酸鋁陶瓷在750～1300℃時易分解出Al₂O₃和TiO₂，因此這些陶瓷材料在抗熱震場合的應用受到了限制。

Nb₂O₅陶瓷具有良好的化學穩定性、抗腐蝕性和催化性以及較低的熱膨脹性能（20～800℃熱膨脹系數為-1.5～2.0×10^-6℃^-1）等，因而在Nb₂O₅粉體和各種電子陶瓷生產所需陶瓷坩堝、高溫廢氣凈化處理的蜂窩陶瓷、催化劑載體和其它結構陶瓷產品等制備方面有著良好的應用前景。但純Nb₂O₅陶瓷的低膨脹特性主要源于晶格軸向熱膨脹各向異性程度高產生的裂紋，這使得陶瓷體難以燒結致密，材質強度低，從而也使Nb₂O₅陶瓷表現出很差的抗熱震性能，致使純Nb₂O₅陶瓷迄今為止還未能獲得實際的工業應用。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種Nb₂O₅-Al₂O₃二元體系高抗熱震陶瓷材料，并同時具有良好的耐腐蝕性、高溫熱穩定性和化學穩定性，以滿足工業生產中對高抗熱震陶瓷材料的迫切需求。

本發明的目的通過以下技術方案予以實現：

本發明提供的一種高抗熱震陶瓷材料，按照摩爾百分含量其組成為Al₂O₃5.5～30mol%、Nb₂O₅70～94.5mol%。優選地，其組成為Al₂O₃10～15mol%、Nb₂O₅85～90mol%。

本發明屬于Nb₂O₅-Al₂O₃二元體系陶瓷材料，按照摩爾百分含量當組成為5.5mol%≤Al₂O₃≤7mol%、93mol%≤Nb₂O₅≤94.5mol%時，主要由Al₂Nb₅₀O₁₂₈晶相和AlNb₁₁O₂₉晶相組成；當組成為7mol%＜Al₂O₃≤14mol%、86mol%≤Nb₂O₅＜93mol%時，主要由Al₂O₃·9Nb₂O₅晶相和AlNb₁₁O₂₉晶相組成；當組成為14mol%＜Al₂O₃≤30mol%、70mol%≤Nb₂O₅＜86mol%時，主要由AlNb₁₁O₂₉晶相和AlNbO₄晶相組成。這些晶相的晶粒形狀為柱狀，且相互交錯，有助于提高材料的強度。