[发明专利]一种莫来石-氧化锆复合陶瓷及其制备方法

说明书

本发明提供了一种莫来石‑氧化锆复合陶瓷的制备方法，包括：(1)称取原料，所述原料包括：氧化铝、二氧化硅、二氧化锆及二氧化钛；基于所述原料的总质量，二氧化锆的质量分数为50％‑70％；且氧化铝与二氧化硅的质量比大于72:28；二氧化钛的分数为1％‑3％；(2)将所述原料进行湿法球磨，球磨结束后干燥处理，得到混合粉体；(3)将所述混合粉体装入模具中，在惰性气氛中进行热压烧结。本发明制备的莫来石‑氧化锆复合陶瓷与传统莫来石陶瓷相比，力学性能，尤其是断裂韧性有显著提高。

技术领域

本发明涉及复合陶瓷制备技术领域，特别是涉及一种莫来石-氧化锆复合陶瓷及其制备方法。

背景技术

莫来石(3Al₂O₃·2SiO₂)陶瓷由于具有熔点高，高温强度高，抗蠕变性能好，化学稳定性高，热膨胀系数低等优良性能而被广泛用作传统耐火材料和高温工程陶瓷部件。然而，莫来石在室温下的断裂韧性较低(约2MPa·m^1/2)，易受裂纹的影响。另外，莫来石难以烧结致密。这些缺点限制了其在先进结构陶瓷中的应用。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种莫来石-氧化锆复合陶瓷及其制备方法，以实现对莫来石陶瓷增韧的目的。具体技术方案如下：

本发明首先提供了一种莫来石-氧化锆复合陶瓷的制备方法，包括：

(1)称取原料，所述原料包括：氧化铝、二氧化硅、二氧化锆及二氧化钛；基于所述原料的总质量，二氧化锆的质量分数为50％-70％；且氧化铝与二氧化硅的质量比大于72:28；二氧化钛的分数为1％-3％；

(2)将所述原料进行湿法球磨，球磨结束后干燥处理，得到混合粉体；

(3)将所述混合粉体装入模具中，在惰性气氛中进行热压烧结。

在本发明的一些具体实施方式中，氧化铝与二氧化硅的质量比小于等于78：22。

在本发明的一些具体实施方式中，基于所述原料的总质量，二氧化锆的质量分数为59％，二氧化硅的质量分数为8.8％，氧化铝的质量分数为31.2％，二氧化钛的分数为1％。

在本发明的一些具体实施方式中，步骤(2)中的湿法球磨包括：将所述原料、研磨介质、分散介质置于球磨机中进行球磨15-25小时。

在本发明的一些具体实施方式中，所述研磨介质、原料、分散介质的质量比例为3:1:0.8；优选地，所述研磨介质为氧化锆球；所述分散介质为乙醇。

在本发明的一些具体实施方式中，步骤(3)中的热压烧结包括：升温至1400℃-1650℃保温0.5-3小时，保压压力为30-60MPa。

在本发明的一些具体实施方式中，热压烧结的升温速率为10℃/分钟。

在本发明的一些具体实施方式中，各原料的平均粒径分别为：氧化铝150-250nm、二氧化硅400-600nm、以及二氧化锆300-500nm、二氧化钛30-70nm。

在本发明的一些具体实施方式中，步骤(3)中的惰性气氛为氮气或氩气气氛。

本发明还提供了前述的制备方法制备的莫来石-氧化锆复合陶瓷。