[发明专利]一种具有均匀纳米晶粒的纳米陶瓷材料及制备方法

摘要

本发明属于纳米陶瓷材料的制备技术领域，提供了一种具有均匀纳米晶粒的纳米陶瓷材料及制备方法。该方法通过先采用溶胶‑凝胶法制备气凝胶，然后将可溶性钛盐、铝盐或锆盐均匀分散并吸附于气凝胶中，以气凝胶纳米级的微孔为反应室，通过激光烧结，在气凝胶微孔中进行晶粒生长，形成尺寸分布均匀的纳米晶粒，从而得到纳米陶瓷。该方法既可获得大体积的相对密度较高且结构均匀的纳米陶瓷，同时赋予陶瓷材料高韧性、低温超塑性等优点。

主权项

1.一种具有均匀纳米晶粒的纳米陶瓷材料的制备方法，其特征在于，先采用溶胶‑凝胶法制备气凝胶，然后将可溶性钛盐、铝盐或锆盐均匀分散并吸附于气凝胶中，以气凝胶纳米级的微孔为反应室，通过激光烧结，在气凝胶微孔中进行晶粒生长，形成尺寸分布均匀的纳米晶粒，从而得到纳米陶瓷；制备的具体步骤如下：（1）将一定量的醋酸钡溶于浓度为36%的乙酸中，搅拌使其完全溶解，得溶液A；将物质a与无水乙醇按比例混合，并加入适量的稳定剂，搅拌均匀，并在70~80℃下回流1.5~ 2.5h，得溶液B；所述物质a为钛酸丁酯、锆酸四丁酯或铝酸酯；所述物质a的无水乙醇溶液的质量浓度为5~10%；所述醋酸钡的乙酸溶液的质量浓度为20~30%；所述稳定剂为乙酰丙酮或乙酰丁酮，其加入量为溶液质量的2~3%；（2）将步骤（1）所得的A、B溶液按比例迅速混合，快速搅拌均匀，混合液变澄清后，缓慢倒入模具中，逐渐降低搅拌速度，低速搅拌一段时间即可得到透明溶胶，再静置一定时间，得到透明凝胶，取出凝胶，置于干燥器中，烘干即可得到气凝胶；所述A溶液与B溶液的混合体积比为3:2~2:1；（3）将制备陶瓷材料的可溶盐进行除杂处理后，均匀分散并吸附于步骤（2）所得的气凝胶中，利用激光反复扫描，材料吸收激光能量，熔化或部分熔化，然后在快速冷却过程中形成晶核并结晶；气凝胶纳米级的微孔作为反应室，能有效控制晶粒尺寸，从而得到尺寸分布 均匀的纳米陶瓷材料；所述可溶盐为可溶钛盐、铝盐或锆盐。