[發(fā)明專利]一種ZTA陶瓷材料、其制備方法及陶瓷制品

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010197518.4
• 申請(qǐng)日: 2020-03-19
• 公開（公告）號(hào): CN111233444A
• 公開（公告）日: 2020-06-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫鵬;周志龍;羅朝華;劉澤華;劉永福;蔣俊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所
• 主分類號(hào): C04B35/10
• 分類號(hào): C04B35/10;C04B35/622
• 代理公司: 北京元周律知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11540
• 代理人: 張瑩

本申請(qǐng)公開了一種陶瓷材料，所述陶瓷材料包括ZTA基質(zhì)和摻雜在所述ZTA基質(zhì)中的機(jī)械發(fā)光材料。在ZTA材料中添加機(jī)械發(fā)光材料，以應(yīng)力誘導(dǎo)發(fā)光為機(jī)理，通過發(fā)光的形式消耗部分外力，提升材料的韌性和強(qiáng)度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種陶瓷材料，尤其涉及一種具有高韌性和高強(qiáng)度的陶瓷材料、其制備方法及應(yīng)用。

背景技術(shù)

ZTA陶瓷材料為通過氧化鋯增韌氧化鋁，獲得高韌性和高強(qiáng)度，應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛。其機(jī)理為在外力刺激下氧化鋯發(fā)生馬氏體相變，從四方相轉(zhuǎn)變?yōu)閱涡毕啵ㄟ^相變消耗外力；同時(shí)相變伴隨體積增大，引起微裂紋，通過微裂紋擴(kuò)散消除應(yīng)力，提升材料的韌性。即應(yīng)力誘導(dǎo)相變機(jī)理和微裂紋機(jī)理。業(yè)內(nèi)又在此基礎(chǔ)上，通過添加Cr₂O₃、SiC及其它添加劑來改善力學(xué)性能，但很難從本質(zhì)上提高。

急需新的增韌方式從本質(zhì)上提升ZTA以及其它陶瓷材料性能。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)本申請(qǐng)的一個(gè)方面，提供一種具有高強(qiáng)度和高韌性的陶瓷材料，還提供了所述陶瓷材料的制備方法和應(yīng)用場(chǎng)景。該陶瓷材料通過在ZTA材料中添加機(jī)械發(fā)光材料，以應(yīng)力誘導(dǎo)發(fā)光為機(jī)理，通過發(fā)光的形式消耗部分外力，提升材料的韌性和強(qiáng)度。

所述陶瓷材料，其特征在于，所述陶瓷材料包括ZTA基質(zhì)和摻雜在所述ZTA基質(zhì)中的機(jī)械發(fā)光材料。

可選地，以ZTA基質(zhì)中氧化鋁和氧化鋯的質(zhì)量和為100wt％計(jì)，所述陶瓷材料中機(jī)械發(fā)光材料的摻雜量為0.001wt％～30wt％。

可選地，以ZTA基質(zhì)中氧化鋁和氧化鋯的質(zhì)量和為100wt％計(jì)，所述陶瓷材料中機(jī)械發(fā)光材料的摻雜量為0.001wt％、0.1wt％、0.2wt％、0.8wt％、1wt％、1.5wt％、30wt％中的任意值以及任意兩個(gè)值之間的范圍值。

可選地，所述ZTA基質(zhì)包括氧化鋁和釔穩(wěn)定的氧化鋯；其中，釔占穩(wěn)定氧化鋯總量的摩爾比為1％-5％。

可選地，氧化鋁和釔穩(wěn)定的氧化鋯的重量比為80:20、90:10、85:15、70:30中的任意比值及任意兩個(gè)比值之間的范圍值。

可選地，所述機(jī)械發(fā)光材料選自機(jī)械力誘導(dǎo)發(fā)光材料中的至少一種。

優(yōu)選地，所述機(jī)械力包括拉力、壓力、彎曲力、撞擊力、摩擦力、超聲波中的至少一種。

可選地，所述機(jī)械發(fā)光材料選自SrAl₂O₄體系、ZnS體系、Ca₂Al₂SiO₇體系、ZnGa₂O₄體系、MgGa₂O₄體系、ZnAl₂O₄體系、ZrO體系、Ca,BaTiO₃體系、CaZnOS體系、ZnO體系中的至少一種。

優(yōu)選地，所述機(jī)械發(fā)光材料選自ZnO納米顆粒、ZnS:Mn²⁺、SrAl₂O₄:Eu²⁺、BaTiO₃:Pr³⁺、CaZnOS:Eu²⁺、CaTiO₃:Pr³⁺、Ca₂Al₂SiO₇:Ce³⁺中的至少一種。

可選地，所述陶瓷材料中還包括添加劑；

所述添加劑包括Cr₂O₃、SiC、鑭系元素、MgO、SiO₂、Co₃O₄中的至少一種。本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)需要選擇添加劑。