[发明专利]一种高韧性陶瓷材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于陶瓷材料领域，特别涉及一种高韧性陶瓷材料及其制备方法。

背景技术

陶瓷材料一般分为传统陶瓷和现代技术陶瓷两大类。传统陶瓷是指用天然硅酸盐粉末（如黏土、高岭土等）为原料生产的产品。因为原料的成分混杂和产品的性能波动大，仅用于餐具、日用容器、工艺品以及普通建筑材料（如地砖、水泥等），而不适用于工业用途。现代技术陶瓷是根据所要求的产品性能，通过严格的成份和生产工艺控制而制造出来的高性能材料，主要用于高温和腐蚀介质环境，是现代材料科学发展最活跃的领域之一。下面对现代技术陶瓷3个主要领域：结构陶瓷、陶瓷基复合材料和功能陶瓷。

现代陶瓷的具备熔点高、硬度高、高温强度好、弹性模量高、耐腐蚀、抗氧化等优点；但同时存在变形能力差、韧性低、脆性大等缺点。陶瓷材料的低韧性制约了其应用推广。韧性陶瓷由于其强度大、硬度高、耐高温、耐化学腐蚀等优越的性能在工业生产上有着重要的用途。例如可以用来制作陶瓷刀具，陶瓷剪刀由于不带磁性，特别适宜于剪接录音磁带和录像磁带；航天飞机的“陶瓷外衣”，当航天飞机高速返回地球时，外壳与大气层摩擦会产生很高温度，要是没有防护措施，航天飞机就会被烧毁；应用陶瓷和其它防热砖，把它覆盖得天衣无缝，因此尽管航天飞机表面温度达到1000多摄氏度，宇航员和仪器却能安然无恙。

发明内容

针对上述缺陷，本发明的目的是提供一种高韧性陶瓷材料及其制备方法，通过改进原有陶瓷结构，大幅度提高其韧性、降低脆性，并保持其硬度高、耐高温等优点。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种高韧性陶瓷材料，包含如下重量组份的各物质：氮化硅30-50份、钛酸钡10-15份、纳米氧化铝6-10份、纳米微晶石5-10份、玻璃纤维3-7份、碳纤维2-5份、炔诺酮醋酸酯8-12份、腺苷环磷酸酯10-15份、三异丙醇胺环硼酸酯6-12份、二乙二醇二甲醚10-20份。

进一步的，所述氮化硅35-45份、钛酸钡12-15份、纳米氧化铝7-9份、纳米微晶石6-9份、玻璃纤维4-6份、碳纤维3-5份、炔诺酮醋酸酯9-11份、腺苷环磷酸酯11-14份、三异丙醇胺环硼酸酯8-11份、二乙二醇二甲醚14-18份。

进一步的，所述氮化硅42份、钛酸钡14份、纳米氧化铝8份、纳米微晶石7份、玻璃纤维5份、碳纤维4份、炔诺酮醋酸酯10份、腺苷环磷酸酯13份、三异丙醇胺环硼酸酯9份、二乙二醇二甲醚16份。

一种高韧性陶瓷材料的制备方法，包括如下步骤：

（1）将氮化硅30-50份和钛酸钡10-15份粉碎至80-120目，随后加入腺苷环磷酸酯10-15份，搅拌混合均匀，得到混合物A；

（2）将纳米氧化铝6-10份和纳米微晶石5-10份加入二乙二醇二甲醚10-20份中，在温度30-40℃，以速率800-1000r/min搅拌混合至均匀状态，得混合物B；

（3）将玻璃纤维3-7份和碳纤维2-5份加入炔诺酮醋酸酯8-12份、三异丙醇胺环硼酸酯6-12份，升高温度至80-100℃，以速率600-800r/min搅拌反应20-30min；随后继续升高温度至120-140℃搅拌反应30-50min，得混合物C；

（4）将步骤（1）中所述混合物A和步骤（3）中所述混合物C加入步骤（2）中混合物B中，在温度150-180℃反应30-40min后，在氮气气氛保护下，于温度1300-1500℃下烧结反应0.5-2h，待反应冷却后即可得到所述高韧性陶瓷材料。

进一步的，步骤（1）中粉碎至80-100目，搅拌速率为500r/min。

进一步的，步骤（2）中温度为35℃，速率为900r/min。

进一步的，步骤（3）中升高温度至90℃，以速率650r/min搅拌反应25min，随后继续升高温度至135℃，搅拌反应45min。

进一步的，步骤（4）中在温度170℃反应35min，于温度1350℃下烧结反应1h。

本发明与现有技术相比，其有益效果为：

本发明所述一种高韧性陶瓷材料的制备方法，通过加入纳米氧化铝和纳米微晶石使整体陶瓷材料晶体细密；通过加入玻璃纤维和碳纤维，降低气孔；通过加入腺苷环磷酸酯、三异丙醇胺环硼酸酯避免巨型晶、杂质等缺陷的产生；三者通过发挥各自作用，产生协同增韧补强作用，增加材料韧性；同时该陶瓷材料硬度高、耐高温强度好。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步的说明。

实施例1