[发明专利]一种高强度的氧化锆陶瓷粉体复合材料及其制备方法

说明书

一种高强度的氧化锆陶瓷粉体复合材料及其制备方法，所述氧化锆陶瓷粉体复合材料，包括如下质量份数的组分：纳米氧化锆20‑25份、纳米η‑Al₂O₃8‑12份、SiC 55‑60份、硅灰3‑5份；所述氧化锆陶瓷粉体复合材料通过有机粘结溶液进行造粒；其中，所述有机粘结溶液，包括如下体积份数的组分：去离子水65‑70份、聚乙烯醇15‑20份、乙烯–醋酸乙烯酯共聚物10‑15份、硬脂酸5‑10份。本发明所述的高强度的氧化锆陶瓷粉体复合材料及其制备方法，配方设计合理，制备方法简单，采用原位固相反应烧结合成了氧化锆‑SiC‑莫来石的复相陶瓷粉体复合材料，结合了氧化锆、SiC、莫来石的优点，具有更小的显气孔率、更高的体积密度，高强度，并且还具有优异的耐火性能。

技术领域

本发明属于陶瓷复合材料技术领域，具体涉及一种高强度的氧化锆陶瓷粉体复合材料及其制备方法。

背景技术

陶瓷复合材料是以陶瓷为基体、与各种材料的一类复合材料。陶瓷基体可为碳化硅、氮化硅等高温结构陶瓷。这些先进陶瓷具有耐高温、高强度和刚度、相对重量较轻、抗腐蚀等优异性能，而其致命的弱点是具有脆性，处于应力状态时，会产生裂纹，甚至断裂导致材料失效。

其中，碳化硅材料具有硬度高、耐磨性好、热震稳定性好、热膨胀系数低等优点，然而其强的共价键和低扩散性使碳化硅材料很难致密烧结，且实际应用中因高温氧化易导致碳化硅材料损坏。而氧化锆在陶瓷复合材料中可以起到增韧的作用，对氧化锆的增韧机理有多种说法，目前公认的有以下几种：应力诱导相变增韧；微裂纹增韧；裂纹偏转和弯曲增韧；氧化锆的增韧机理非常复杂，但可以肯定氧化锆增韧材料至少由以上两种不同的增韧机理同时作用的结果。因此，需要研发出一种高强度的氧化锆陶瓷粉体复合材料的制备方法，以来解决上述技术问题。

中国专利申请号为CN201911386761.4公开一种基于氧化锆的耐火材料及其制备方法，包括氧化锆、氧化硅、氧化铝、稳定剂、结合剂等原料，主要通过混料、成坯、烧结成型三步法制备成型，其目的是为了提高耐热性能，没有氧化锆陶瓷粉体复合材料的强度以及体积密度、显气孔率进行进一步的改进。

发明内容

发明目的：为了克服以上不足，本发明的目的是提供一种高强度的氧化锆陶瓷粉体复合材料及其制备方法，配方设计合理，制备方法简单，采用原位固相反应烧结合成了氧化锆-SiC-莫来石的复相陶瓷粉体复合材料，结合了氧化锆、SiC、莫来石的优点，具有更小的显气孔率、更高的体积密度，高强度，并且还具有优异的耐火性能，应用前景广泛。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种高强度的氧化锆陶瓷粉体复合材料，所述氧化锆陶瓷粉体复合材料，包括如下质量份数的组分：纳米氧化锆20-25份、纳米η-Al2O3 8-12份、SiC 55-60份、硅灰3-5份；所述氧化锆陶瓷粉体复合材料通过有机粘结溶液进行造粒，所述有机粘结溶液加入量为氧化锆陶瓷粉体复合材料质量的8-10％；其中，所述有机粘结溶液，包括如下体积份数的组分：去离子水65-70份、聚乙烯醇15-20份、乙烯–醋酸乙烯酯共聚物10-15份、硬脂酸5-10份。

本发明所述的高强度的氧化锆陶瓷粉体复合材料，配方设计合理，该复合材料是以纳米η-Al2O3为莫来石结合相的铝源、以硅灰和SiC氧化后的SiO₂为硅源、以氧化锆为增韧相制得，莫来石具有熔点高、高温强度大、热膨胀系数低、抗热震性优良等优点，碳化硅共价键能高，导热系数大，导热性能佳，高温下化学性质稳定，线膨胀系数小，莫来石和碳化硅的热膨胀系数较低且相差不大，复合所制备的氧化锆陶瓷粉体复合材料既具有一定的高温强度、抗氧化性，也可以保持较高的硬度、耐磨性，较高的导热性和抗热震性等，氧化锆作为增韧材料至少由应力诱导相变增韧、微裂纹增韧、裂纹偏转和弯曲增韧以上两种不同的增韧机理同时作用，上述氧化锆陶瓷粉体复合材料结合了SiC、莫来石、氧化锆的优点，具有更小的显气孔率、更高的体积密度，高强度，并且还具有优异的耐火性能。