[发明专利]近零膨胀系数陶瓷复合材料及其制备方法

说明书

本申请涉及陶瓷复合材料技术领域，提供了一种近零膨胀系数陶瓷复合材料，包括如下重量份数的组分：80～110份陶瓷原料；0.5～2份钨酸铪；0.5～5份Ti‑Ni合金；5.6～26.5份助剂。该材料以陶瓷原料与钨酸铪和Ti‑Ni合金复配使用，其中，钨酸铪和Ti‑Ni合金协同作用，均为负热膨胀系数材料，能够保证得到的陶瓷复合材料的膨胀系数接近于零，保证陶瓷复合材料的膨胀系数性质稳定，同时尺寸稳定性良好，具有较好的抗弯性能和韧性，适用于广泛使用。

技术领域

本申请属于陶瓷复合材料技术领域，尤其涉及一种近零膨胀系数陶瓷复合材料及其制备方法。

背景技术

陶瓷刀使用精密陶瓷高压研制而成，故称陶瓷刀。陶瓷刀号称“贵族刀”，作为现代高科技的产物，具有传统金白色陶瓷刀属刀具所无法比拟的优点；采用高科技纳米氧化锆、氧化铝、氮化硅等为原料，因此陶瓷刀又叫“锆宝石刀”。市面上的陶瓷刀大多是用一种纳米材料“氧化锆”加工而成。用氧化锆粉末在2000℃高温下用300吨的重压配上模具压制成刀坯，然后用金刚石打磨之后配上刀柄就做成了成品陶瓷刀。

市面上制备陶瓷复合材料所用到的氧化锆、氧化铝、氮化硅等材料，均为具有正热膨胀系数(即热胀冷缩)的氧化物或氮化物，因此导致陶瓷刀具在烧结成型后，尺寸变化差异大、且具有一定的内应力，因此，有部分陶瓷复合材料中会加入负热膨胀系数材料，通常使用较多的负热膨胀系数材料是ZrW₂O₈；其在较宽的温度范围能保持优异的负膨胀性，但是其分解温度为1050K(565℃)，相对陶瓷加工温度(800-2000℃)低，且ZrW₂O₈在陶瓷复合材料制备的压力和温度范围内存在相变，相变前后的膨胀系数差别大，导致存在残余应力，陶瓷复合材料的力学性能会有所下降，导致陶瓷复合材料的尺寸稳定性较差，且抗弯性能和韧性较弱，不利于得到的陶瓷复合材料的广泛应用。

发明内容

本申请的目的在于提供一种近零膨胀系数陶瓷复合材料及其制备方法，旨在解决现有技术中陶瓷复合材料尺寸稳定性较差，且抗弯性能和韧性较弱的问题。

为实现上述申请目的，本申请采用的技术方案如下：

第一方面，本申请提供一种近零膨胀系数陶瓷复合材料，包括如下重量份数的组分：

第二方面，本申请提供一种近零膨胀系数陶瓷复合材料的制备方法，包括如下步骤：

根据近零膨胀系数陶瓷复合材料提供各组分；

将陶瓷原料和助剂进行第一混合处理，并进行研磨处理，得到第一混合物；

将所述第一混合物与钨酸铪、Ti-Ni合金进行第二混合处理，得到第二混合物；

将所述第二混合物进行挤压造型，并进行烧结处理，得到近零膨胀系数陶瓷复合材料。

本申请第一方面提供的近零膨胀系数陶瓷复合材料，该材料以陶瓷原料与钨酸铪和Ti-Ni合金复配使用，其中，钨酸铪和Ti-Ni合金协同作用，均为负热膨胀系数材料，能够保证得到的陶瓷复合材料的膨胀系数接近于零，保证陶瓷复合材料的膨胀系数性质稳定；一方面，由于钨酸铪的热分解温度和压力相变临界点均较高，在陶瓷烧结的较高温度过程中，钨酸铪耐热效果好，能够能够保证得到的陶瓷材料断面结构致密，晶粒呈方形，稳定性较高；另一方面，提供的Ti-Ni合金同时具有负热膨胀性质，能够与钨酸铪协同作用，保证得到的陶瓷复合材料的膨胀系数接近于零；并且，在烧结过程中对于陶瓷材料发生的膨胀效果，基于Ti-Ni合金为多孔结构，可以较大程度地控制陶瓷复合材料的尺寸稳定性，进而提高陶瓷复合材料的抗弯性能和韧性，因此，得到的陶瓷复合材料近零膨胀性能优异且均一，同时尺寸稳定性良好，具有较好的抗弯性能和韧性，适用于广泛使用。