[发明专利]热爆燃烧合成制备铁磁性氧化铝基金属陶瓷的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用热爆燃烧合成制备具有铁磁性的氧化铝基金属陶瓷的制备方法。

背景技术

氧化铝陶瓷由于其原料的丰富、性能的优越而成为应用最广的工程材料。以氧化铝作为基体材料，通过添加延性金属形成氧化铝基金属陶瓷材料，可以在改善氧化铝基体脆性的同时，发挥氧化铝基体高强、高硬、低密度和优良的化学稳定性特点，拓展氧化铝陶瓷的应用范围。通过在氧化铝基体中复合具有功能特性(磁性能、介电性能等)的第二相金属颗粒，可以在改善氧化铝基体力学性能及成型性能的同时，形成兼具力学性能与功能特性的新型高性能材料，以满足高温、高腐蚀等恶劣工况场合的应用。

金属陶瓷的制备方法主要有粉末烧结法、浸渍法和热压法等，这三种工艺都经历了一个烧结的阶段。利用基于铝热反应的热爆燃烧合成制备技术在制备氧化铝基金属陶瓷的过程中具有反应迅速、工艺简单、生产效率高等优势，特别在反应成型过程中改变了传统烧结工艺耗时长、能耗高的特点，是一种高效的制备技术。

发明内容

本发明的目的是提供一种热爆燃烧合成制备铁磁性氧化铝基金属陶瓷的制备方法，通过本发明可以获得致密的、具备铁磁性的氧化铝基金属陶瓷材料。

本发明采用如下技术方案：

步骤1：以Al-Co₂O₃和Al-NiO中的一种或两种作为反应体系，在Al-Co₂O₃或者Al-NiO中加入稀释剂及助燃剂，得到混合粉末，所述Al-Co₂O₃或者Al-NiO与稀释剂的加入量之质量比为1∶1-1.6，所述的稀释剂为Al₂O₃和Ni中的一种或两种，添加的助燃剂为聚四氟乙烯，其加入量为Al质量的1-2％。

步骤2：将混合粉末通过球磨、干燥、研磨后，混合粉末的平均粒径为1.5-1.8μm，通过压坯获得相对密度60-70％的预制块，将预制块置入石墨铸型，通过电阻炉对石墨铸型进行整体加热至热爆反应发生，施加轴向压力1.2-1.5MPa，获得致密度95-96％的铁磁性氧化铝基金属陶瓷。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1、原料丰富，成本较低，制备设备简单。

2、制备过程迅速，能源消耗少，产物相界面清洁，杂质含量低。

3、在热爆反应高放热条件下，通过较低的压力就能获得致密的氧化铝基金属陶瓷。

4、通过金属Co、Ni和Co-Ni合金复合到氧化铝基体中，可以在提高氧化铝陶瓷的力学性能的同时获得铁磁性，拓展氧化铝基金属陶瓷的应用范围。

附图说明

图1热爆合成装置示意图。

图2Al₂O₃-Co金属陶瓷SEM图。

图3Al₂O₃-Co金属陶瓷XRD图。

图4Al₂O₃-Co金属陶瓷基体能谱图。

图5Al₂O₃-Co金属陶瓷金属相能谱图。

图6Al₂O₃-Co金属陶瓷磁滞回线图。

图7通过加入Ni粉合成的Al₂O₃-(Co-50Ni)金属陶瓷SEM图。

图8通过加入Ni粉合成的Al₂O₃-(Co-50Ni)金属陶瓷XRD图。

图9通过加入Ni粉合成的Al₂O₃-(Co-50Ni)金属陶瓷基体能谱图。

图10通过加入Ni粉合成的Al₂O₃-(Co-50Ni)金属陶瓷金属相能谱图。

图11通过加入Ni粉合成的Al₂O₃-(Co-50Ni)金属陶瓷磁滞回线图。

图12通过反应生成Co-50Ni的Al₂O₃-(Co-50Ni)金属陶瓷SEM图。

图13通过反应生成Co-50Ni的Al₂O₃-(Co-50Ni)金属陶瓷XRD图。

图14通过反应生成Co-50Ni的Al₂O₃-(Co-50Ni)金属陶瓷基体能谱图。