[发明专利]一种高强度铝酸锌多孔陶瓷及其制备方法

说明书

本发明公开一种高强度铝酸锌多孔陶瓷及其制备方法，制备方法具体包括以下步骤：步骤S1、按重量份计将1‑10份铝酸锌纳米棒、1‑5份SiO₂纳米颗粒放入球磨罐中，加入分散剂后混合共磨，并烘干、过筛后获得混合粉料；步骤S2、将所述步骤S1中获得的混合粉料烧结后，随炉自然冷却至室温，得到铝酸锌陶瓷。本申请所述高强度铝酸锌多孔陶瓷的制备工艺简单，且制得的高强度铝酸锌多孔陶瓷具有高孔隙率的同时还具有高的力学性能，并且具有优异的透波性，应用前景广阔。

技术领域

本发明涉及无机化工技术领域，特别涉及一种高强度铝酸锌多孔陶瓷及其制备方法。

背景技术

应用于航空航天领域的透波多孔陶瓷须具备优异的综合性能，包括稳定的高温介电性能，即低的介电常数(1-4)和低的介电损耗(10^-4-10^-2)，材料的介电常数不随温度、频率有明显的变化，良好的抗腐蚀耐热性能，良好的高温力学性能，低的热导率，密度低等性能。

孔洞既是多孔陶瓷所需的“功能结构”，也是造成材料强度下降、裂纹扩展的直接原因。由于孔洞是引起陶瓷性能下降的“缺陷”，所以导致多孔陶瓷的高孔隙率与高强度相互矛盾，而解决这一矛盾的关键环节是多孔陶瓷的制备工艺和烧结工艺，多孔陶瓷的制备工艺和烧结工艺决定了孔隙的形貌和尺寸分布，也决定了多孔陶瓷的结构和性能。

在保持高孔隙率的同时，为了提高多孔陶瓷的强度，目前常用的方法之一是利用高强度的纤维、晶须等一维增强体来增强多孔陶瓷的骨架，提高多孔陶瓷的强度。一维增强体作为陶瓷颗粒与孔隙之间的连接桥梁，具有良好的增强效果。然而，常用的增强纤维和晶须往往与陶瓷基体组成不同，异相纤维的引入，会影响复合材料的化学性能，另外在烧结过程中晶须和纤维还会直接与基体材料发生反应。此外，对于高孔隙率、大孔径的多孔陶瓷，晶须在短距离内的桥接作用非常有限，如果纤维含量过多，纤维在制备过程中难以均匀分散，纤维之间的大孔隙也会降低材料的强度。因此，通过将一维增强体与陶瓷基体复合制备多孔陶瓷对力学性能的改善程度有限。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种高强度的多孔陶瓷及其制备方法，采用的技术方案为：

一种高强度铝酸锌多孔陶瓷的制备方法，包括以下步骤：

步骤S1、按重量份计将1-10份铝酸锌纳米棒、1-5份SiO₂纳米颗粒放入球磨罐中，加入分散剂后混合共磨，并烘干、过筛后获得混合粉料；

步骤S2、将所述步骤S1中获得的混合粉料烧结后，随炉自然冷却至室温，得到铝酸锌陶瓷。

优选地，所述步骤S1中的所述铝酸锌纳米棒直径为20-50nm，长度为300-1000nm。

铝酸锌纳米棒相互搭接形成三维网络孔隙结构，避免因铝酸锌纳米棒相互搭接形成三维网络孔隙过大造成的多孔陶瓷的强度减低，同时便于SiO₂纳米颗粒的填充。

优选地，所述步骤S1中的SiO₂纳米颗粒为直径为30-50nm。

颗粒活性高，保证SiO₂纳米颗粒在铝酸锌纳米棒相互搭接形成的三维网络孔隙内的填充效果。

优选地，所述步骤1中的分散剂为无水乙醇，且无水乙醇的重量份数为1-5份。

无水乙醇有利于使铝酸锌纳米棒和SiO₂纳米颗粒混合更均匀。

优选地，所述步骤S1中采用氧化锆球作为球磨介质，在200-500r/min转速下球磨0.5-2小时。

球磨使铝酸锌纳米棒和SiO₂纳米颗粒的粒径变小，提高SiO₂纳米颗粒的活性。