[發明專利]一種晶須增強氧化鋁復合陶瓷及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 201910708259.4
• 申請日: 2019-08-01
• 公開（公告）號: CN110483085B
• 公開（公告）日: 2022-10-04
• 發明（設計）人: 蔣強國;李建斌;劉文勇;王博;劉杰
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: C04B35/80
• 分類號: C04B35/80;C04B35/10;C04B35/622;C04B35/645
• 代理公司: 廣東廣信君達律師事務所 44329
• 代理人: 楊曉松

本發明涉及陶瓷材料技術領域，具體涉及一種晶須增強氧化鋁復合陶瓷及其制備方法與應用。所述的晶須增強氧化鋁復合陶瓷，由如下按質量份計的組分制備得到：氧化鋁粉體50～99.5份，晶須0.5～45份，燒結助劑0～20份，耐磨添加劑0～10份。本發明以上述組分為原料，通過熱壓流動燒結的方法，使樣品在模具中一維或者二維方向上流動，晶須定向排布，得到晶須增強氧化鋁復合陶瓷。本發明通過對晶須增強氧化鋁復合陶瓷的織構化，能大幅提高氧化鋁復合陶瓷的韌性、強度、硬度及切削性能。本發明制備的晶須增強氧化鋁復合陶瓷加工成刀具，可以用來高速切削高溫合金。

技術領域

本發明涉及陶瓷材料技術領域，具體涉及一種晶須增強氧化鋁復合陶瓷及其制備方法與應用。

背景技術

氧化鋁陶瓷以其高硬度、低密度、耐腐蝕、耐高溫性能好等諸多優點，被廣泛研究和應用，主要應用在高溫、腐蝕、強磨損等極端環境和一些電子元器件上，例如研磨球、耐磨件、電子基板、耐腐蝕件等。但是，氧化鋁陶瓷材料的脆性、較低的強度極大的限制了其在各個領域中的應用。美國能源部橡樹林實驗室開發出了碳化硅晶須增強氧化鋁陶瓷(USPatent 4543345)，具有優越的斷裂韌性、強度、耐磨損性、耐腐蝕性以及優異的耐高溫蠕變性能，主要應用在陶瓷刀具上。美國Greenleaf公司將其產業化，制備成碳化硅晶須增強氧化鋁陶瓷刀具。由于專利限定，之后幾十年Greenleaf公司壟斷了此類陶瓷刀具。但是，現有的方法制備碳化硅晶須增強氧化鋁陶瓷均采用高溫熱壓燒結工藝，此類方法高耗能，成本高。同時，高溫燒結過程會導致氧化鋁晶粒快速長大，影響其耐磨性和其它力學性能。

發明內容

為了克服現有技術的不足和缺點，本發明的首要目的在于提供一種晶須增強氧化鋁復合陶瓷。

本發明的另一目的在于提供上述晶須增強氧化鋁復合陶瓷的制備方法，該方法采用熱壓流動燒結法，可以完成對晶須增強氧化鋁復合陶瓷的低溫燒結和一維、二維織構化，同時利用燒結樣品的變形量控制織構化程度，賦予晶須增強氧化鋁陶瓷更高的力學、熱學性能和耐磨性，同時降低燒結溫度。

本發明的目的在于提供上述晶須增強氧化鋁復合陶瓷的應用。

本發明的目的通過下述技術方案實現：

一種晶須增強氧化鋁復合陶瓷，由如下按質量份計的組分制備得到：

所述的晶須增強氧化鋁復合陶瓷，優選由如下按質量份計的組分制備得到：

所述晶須材料優選為SiC、ZrO₂、Si₃N₄、Al₂O₃、BN和SiBCN中的至少一種，但不局限于這幾種；

所述的晶須直徑優選為0.3～1.5μm，長徑比優選為5～100；

所述燒結助劑優選為MgO、ZrO₂、CaO、SiO₂、SrO、BaO、Sc₂O₃、Y₂O₃、La₂O₃、Ce₂O₃、Sm₂O₃、Eu₂O₃、Gd₂O₃、Dy₂O₃、Ho₂O₃和Tm₂O₃中的至少一種，但不局限于這幾種；