[發明專利]一種注塑成型的鋯鋁復合陶瓷及其制備方法

在審

• 申請號: 202110373960.2
• 申請日: 2021-04-07
• 公開（公告）號: CN113105216A
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發明（設計）人: 彭水軍;李運平;杜建周;張雨;龔非凡;耿翊波
• 申請（專利權）人: 鹽城工學院
• 主分類號: C04B35/10
• 分類號: C04B35/10;C04B35/622;C04B35/63;C04B35/645
• 代理公司: 杭州奇炬知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 33393
• 代理人: 徐敏

本發明提供了一種注塑成型的鋯鋁復合陶瓷及其制備方法，將70～80份的95瓷氧化鋁、1～30份的氧化鋯、1～5份氧化釔、1～2份氧化鑭和1～10份聚乙烯醇縮丁醛(PVB)混合后，以去離子水為溶劑，球磨得到陶瓷漿料，真空干燥爐干燥后研磨得到陶瓷粉體，注塑成型制成陶瓷坯體，在通入保護氣氛的高壓燒結爐中排膠后燒結，得到鋯鋁復合陶瓷。本發明制備的鋯鋁復合陶瓷，所采用制備方法簡單，陶瓷耐磨性好、斷裂韌性高、抗彎強度大。

技術領域

本發明涉及陶瓷材料領域，且特別涉及一種注塑成型的鋯鋁復合陶瓷及其制備方法。

背景技術

ZTA是以氧化鋁為基體，部分穩定的氧化鋯為增強增韌相的的一種新型復相陶瓷材料。由于其具有高強度、高硬度、耐腐蝕、價格低廉等優點，在高溫、機械、電子領域得到了廣泛應用。ZTA陶瓷的力學性能優于單組分陶瓷，利用ZrO₂相變增韌雖然可大幅度改善陶瓷的脆性，但單一相強化、韌化Al₂O₃陶瓷耐磨性能還有待提高，且由于添加相與基體材料物性參數的差異，導致材料的增韌與補強不可兼得。而隨著特種陶瓷的發展，ZTA陶瓷無法滿足航空航天、交通運輸等特殊領域的需求。然而利用多元協同強化以及多種增韌機制的耦合可以有效提高ZTA陶瓷材料的力學性能及耐磨性能，這為ZTA陶瓷帶來了新的希望。

在ZTA陶瓷中，Al₂O₃基體上均勻分布著ZrO₂粒子，由于某些特定階段隨著溫度的升高或降低，ZrO₂粒子會發生相變，這種相變屬于馬氏體相變，會對應的產生體積膨脹和切應變，會導致張應力和微裂紋等不利缺陷，這些缺陷的產生會使材料內部氣孔率增大，相對密度下降，會大大影響ZrO₂陶瓷相變增韌的效果。然而通過在ZTA陶瓷中添加稀土氧化物可有效改善這一現象，提高ZTA陶瓷的力學性能。有鑒于此，特提出本申請。

發明內容

本發明的目的是為了提供一種注塑成型的鋯鋁復合陶瓷及其制備方法，能夠制得斷裂韌性好、抗彎強度大、耐磨性好的鋯鋁復合陶瓷。

為了實現上述發明目的，本發明采用了以下技術方案：一種注塑成型的鋯鋁復合陶瓷的制備方法，包括以下步驟：步驟1.將60-80份的氧化鋁、1-30份的氧化鋯、1-5份氧化釔、1-2份氧化鑭和1-10份聚乙烯醇縮丁醛(PVB)進行混合，均勻混合得到混料；

步驟2.以去離子水為溶劑，將步驟1中的混料分散于去離子水中進行球磨得到陶瓷漿液；

步驟3.將步驟2中的陶瓷漿液烘干研磨，過篩得到陶瓷粉體，并將陶瓷粉體壓制成型；

步驟4.將所述素胚燒結得到初版樣品，再將初版樣品拋光打磨處理得到成品。

進一步的，在步驟1中，所述氧化鋁采用95瓷氧化鋁，所述95瓷氧化鋁為α-Al2O3，其粒徑范圍為1～2μm，密度為3.96g/cm³，純度為99.9-100％。

進一步的，在步驟1中，所述氧化鋯為氧化釔部分穩定氧化鋯(3Y-ZrO2)，其粒徑范圍為50nm，密度為5.89g/cm³，粉末純度為99.9-100％。

進一步的，在步驟1中，所述氧化鑭純度為99.9-100％，密度為6.41g/cm³，其粒徑范圍為1～1.5μm。

進一步的，在步驟2中，所述球磨的轉速為250～300r/min，球磨時間為10～12h。

進一步的，在步驟3中，所述烘干過篩具體包括以下操作：將漿料取出烘干后，進行真空干燥，溫度設置在60-100℃，將徹底烘干后的粉體進行研磨，過100目篩，得到陶瓷粉體。