[發明專利]一種鋯酸鋇/氧化鎂復合陶瓷材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202111595094.8
• 申請日: 2021-12-24
• 公開（公告）號: CN114315347B
• 公開（公告）日: 2023-01-17
• 發明（設計）人: 李淑靜;王佳寧;李遠兵;喬哲
• 申請（專利權）人: 武漢科技大學
• 主分類號: C04B35/48
• 分類號: C04B35/48;C04B35/622
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 張火春

本發明涉及一種鋯酸鋇/氧化鎂復合陶瓷材料及其制備方法。其技術方案是：將所述鋇源和所述鋯源混合，干法球磨，1200～1500℃條件下保溫，隨爐冷卻，破碎，得到預燒鋯酸鋇粉體。將所述預燒鋯酸鋇粉體和所述電熔鎂砂細粉混合，得到混合料Ⅰ。將所述電熔鎂砂顆粒Ⅰ和所述電熔鎂砂顆粒Ⅱ混合，得到混合料Ⅱ。將所述混合料Ⅰ和所述混合料Ⅱ混合，得到鋯酸鋇/氧化鎂復合陶瓷粉料。機壓成型，在空氣氣氛和常壓條件下，將所述鋯酸鋇/氧化鎂復合陶瓷坯體加熱至1500～1600℃，保溫3～5小時，制得鋯酸鋇/氧化鎂復合陶瓷材料。本發明工藝簡單、生產周期短、成本低和環境友好，所制備的鋯酸鋇/氧化鎂復合陶瓷材料常溫耐壓強度高和常溫導熱系數低。

技術領域

本發明屬于復合陶瓷材料技術領域。特別涉及一種鋯酸鋇/氧化鎂復合陶瓷材料及其制備方法。

背景技術

鋯酸鋇具備較小的熱膨脹系數(8.7×10^-6℃^-1，25～1080℃)、相較于氧化鎂偏低的熱導率、較高的熔點(2700℃)、較低的化學反應活化能、良好的抗熱沖擊性和優異的耐腐蝕性，但鋯酸鋇制作成本高，且較大體積的制品燒結容易出現開裂。

鎂砂(MgO)具備高熔點(～2800℃)、高熱導率[～60W/(m·K)在25℃和13W/(m·K)在1000℃]、優越的化學穩定性、良好的耐腐蝕性和高負荷耐火性等優異性能，但該陶瓷強度低、韌性低、熱膨脹系數(CTE～10^-5℃^-1)較高和抗熱震性能差。

“一種氧化鋯-氧化鎂陶瓷材料的制備方法”(CN201710801029.3[P])專利技術，該技術公開了一種使用二氯氧化鋯-鎂鹽溶液為原料溶膠凝膠法制備氧化鋯-氧化鎂陶瓷材料，制備得到的氧化鋯-氧化鎂陶瓷材料的抗彎強度和斷裂韌性較好。但該制備過程復雜，制備周期長，成本高。此外，鎂鹽溶液選擇硝酸鎂溶液、硫酸鎂溶液等，生產過程中會產生空氣污染，環境不友好。同時，該復合材料的常溫導熱系數較大，容易造成熱損失。

“一種鋁-尖晶石-鎂砂復合耐火材料及其制備方法和應用”(CN201210104103.3[P])專利技術，該技術公開一種使用鎂砂、富鎂鋁尖晶石或鎂鋁尖晶石和金屬鋁粉作為原料制備鋁-尖晶石-鎂砂復合耐火材料；制備過程低溫熱處理和引入鋁粉提高抗渣滲透性能，但該復合材料的常溫力學性能不高，常溫耐壓強度為48～69MPa；引入的鋁粉在高溫下容易發生體積效應，發生開裂。

發明內容

本發明旨在克服現有技術的缺陷，目的是提供一種環境友好、工藝簡單、生產周期短和成本低的鋯酸鋇/氧化鎂復合陶瓷材料的制備方法；用該方法制備的鋯酸鋇/氧化鎂復合陶瓷材料常溫耐壓強度高和常溫導熱系數低。

為實現上述目的，本發明所采用的技術方案的具體步驟是：

步驟一、按鋇源∶鋯源的摩爾比為1∶1，將所述鋇源和所述鋯源混合，干法球磨3～4h，于1200～1500℃條件下保溫3～4小時，隨爐冷卻，破碎，得到預燒鋯酸鋇粉體。

步驟二、按所述預燒鋯酸鋇粉體∶電熔鎂砂細粉的質量比為1∶(0.5～5)，將所述預燒鋯酸鋇粉體和所述電熔鎂砂細粉混合，得到混合料Ⅰ。

按電熔鎂砂顆粒Ⅰ∶電熔鎂砂顆粒Ⅱ的質量比為1∶(0.4～0.75)，將所述電熔鎂砂顆粒Ⅰ和所述電熔鎂砂顆粒Ⅱ混合，得到混合料Ⅱ。

所述電熔鎂砂顆粒Ⅰ的粒徑＜1mm，所述電熔鎂砂顆粒Ⅱ的粒徑1～2mm。

步驟三、按所述混合料Ⅰ∶所述混合料Ⅱ的質量比為1∶(1～2)，將所述混合料Ⅰ和所述混合料Ⅱ混合，得到鋯酸鋇/氧化鎂復合陶瓷粉料。

步驟四將所述鋯酸鋇/氧化鎂復合陶瓷粉料在100～200MPa條件下機壓成型，制得鋯酸鋇/氧化鎂復合陶瓷坯體。