[发明专利]一种晶须增强氧化铝复合陶瓷及其制备方法与应用

说明书

本发明涉及陶瓷材料技术领域，具体涉及一种晶须增强氧化铝复合陶瓷及其制备方法与应用。所述的晶须增强氧化铝复合陶瓷，由如下按质量份计的组分制备得到：氧化铝粉体50～99.5份，晶须0.5～45份，烧结助剂0～20份，耐磨添加剂0～10份。本发明以上述组分为原料，通过热压流动烧结的方法，使样品在模具中一维或者二维方向上流动，晶须定向排布，得到晶须增强氧化铝复合陶瓷。本发明通过对晶须增强氧化铝复合陶瓷的织构化，能大幅提高氧化铝复合陶瓷的韧性、强度、硬度及切削性能。本发明制备的晶须增强氧化铝复合陶瓷加工成刀具，可以用来高速切削高温合金。

技术领域

本发明涉及陶瓷材料技术领域，具体涉及一种晶须增强氧化铝复合陶瓷及其制备方法与应用。

背景技术

氧化铝陶瓷以其高硬度、低密度、耐腐蚀、耐高温性能好等诸多优点，被广泛研究和应用，主要应用在高温、腐蚀、强磨损等极端环境和一些电子元器件上，例如研磨球、耐磨件、电子基板、耐腐蚀件等。但是，氧化铝陶瓷材料的脆性、较低的强度极大的限制了其在各个领域中的应用。美国能源部橡树林实验室开发出了碳化硅晶须增强氧化铝陶瓷(USPatent 4543345)，具有优越的断裂韧性、强度、耐磨损性、耐腐蚀性以及优异的耐高温蠕变性能，主要应用在陶瓷刀具上。美国Greenleaf公司将其产业化，制备成碳化硅晶须增强氧化铝陶瓷刀具。由于专利限定，之后几十年Greenleaf公司垄断了此类陶瓷刀具。但是，现有的方法制备碳化硅晶须增强氧化铝陶瓷均采用高温热压烧结工艺，此类方法高耗能，成本高。同时，高温烧结过程会导致氧化铝晶粒快速长大，影响其耐磨性和其它力学性能。

发明内容

为了克服现有技术的不足和缺点，本发明的首要目的在于提供一种晶须增强氧化铝复合陶瓷。

本发明的另一目的在于提供上述晶须增强氧化铝复合陶瓷的制备方法，该方法采用热压流动烧结法，可以完成对晶须增强氧化铝复合陶瓷的低温烧结和一维、二维织构化，同时利用烧结样品的变形量控制织构化程度，赋予晶须增强氧化铝陶瓷更高的力学、热学性能和耐磨性，同时降低烧结温度。

本发明的目的在于提供上述晶须增强氧化铝复合陶瓷的应用。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种晶须增强氧化铝复合陶瓷，由如下按质量份计的组分制备得到：

所述的晶须增强氧化铝复合陶瓷，优选由如下按质量份计的组分制备得到：

所述晶须材料优选为SiC、ZrO₂、Si₃N₄、Al₂O₃、BN和SiBCN中的至少一种，但不局限于这几种；

所述的晶须直径优选为0.3～1.5μm，长径比优选为5～100；

所述烧结助剂优选为MgO、ZrO₂、CaO、SiO₂、SrO、BaO、Sc₂O₃、Y₂O₃、La₂O₃、Ce₂O₃、Sm₂O₃、Eu₂O₃、Gd₂O₃、Dy₂O₃、Ho₂O₃和Tm₂O₃中的至少一种，但不局限于这几种；