[发明专利]一种超声波辅助振荡压力烧结氧化锆陶瓷的方法

摘要

本发明公开了一种超声波辅助振荡压力烧结氧化锆陶瓷的方法，其包括以下工艺步骤a、氧化锆粉体、氧化钇粉末搅拌混合；b、氧化锆陶瓷坯件借助油压机并辅助超声波进行压制；c、将氧化锆陶瓷坯件装入至烧结炉内的石墨模具内；d、超声波辅助预压；e、一次保温；f、增压升温；g、二次保温；h、增压升温；i、三次保温；j、施加振荡压力耦合并辅助超声波；k、降温；l、泄压降温并取件。通过上述工艺步骤设计，本发明能够有效地生产制备氧化锆陶瓷，且通过施加振荡压力并辅助超声波的方式可以有效抑制晶粒生长并将晶粒尺寸控制在较窄的尺寸区间内，还能够有效促进晶界处闭气孔的排出，且所制备而成的氧化锆陶瓷致密度高、硬度高。

主权项

一种超声波辅助振荡压力烧结氧化锆陶瓷的方法，其特征在于，包括有以下工艺步骤，具体的：a、于氧化锆粉体中加入氧化钇粉末，氧化钇粉末的加入量为3mol.%；将氧化锆粉体、氧化钇粉末所组成的混合物置于混合机中进行搅拌混合；b、待氧化锆粉体、氧化钇粉末所组成的混合物于混合机中搅拌混合均匀后，将氧化锆粉体、氧化钇粉末所组成的混合物倒入至压制模具中，且将压制模具移送至油压机的工作台，而后启动油压机并通过油压机施加0.5‑0.8吨的压力作用于压制模具的凸模；其中，压制模具的凸模连接于超声波换能器，在油压机施压于压制模具的凸模过程中，超声波发生器输出20KHz频率的超声波至超声波换能器；c、待氧化锆陶瓷坯件压制成型完毕后，将氧化锆陶瓷坯件从压制模具中取出并将氧化锆陶瓷坯件装入至烧结炉内的石墨模具内，而后关闭烧结炉的炉盖并通过真空泵先对烧结炉的内腔进行抽真空处理，抽真空完毕后往烧结炉的内腔充入保护气体；d、通过压头对氧化锆陶瓷坯件施加为恒定压力的预压力，预压力的压力值为5MPa，同时启动烧结炉的加热装置进行加热，缓慢升温且升温速率100℃/h；其中，压头与超声波换能器连接，在预压力作用于氧化锆陶瓷坯件过程中，超声波发生器输出20KHz频率的超声波至超声波换能器；e、当烧结炉内腔的温度值达到800℃时，进行第一次保温并保温30min，以排除氧化锆陶瓷坯件中所含有的有机质；f、待第一次保温结束后，增加压头对氧化锆陶瓷坯件的压力并使得压头对氧化锆陶瓷坯件的压力增加到15MPa，同时以100℃/h的升温速率继续进行加热，直至烧结炉内腔的温度升温到1000℃；g、当烧结炉内腔的温度值达到1000℃时，进行第二次保温且保温时间为30min；h、待第二次保温结束后，增加压头对氧化锆陶瓷坯件的压力并使得压头对氧化锆陶瓷坯件的压力增加到30MPa，同时以50℃/h的升温速率继续进行加热，直至烧结炉内腔的温度升温到1400℃；i、当烧结炉内腔的温度值达到1400℃时，进行第三次保温且保温时间为15min；j、待第三次保温结束后，在保持压头对氧化锆陶瓷坯件的压力为30MPa的情况下，对压头施加振荡压力，该振荡压力与上述30MPa耦合并共同作用于氧化锆陶瓷坯件，同时超声波发生器输出40KHz频率的超声波至超声波换能器；在施加振荡压力的过程中，进行第四次保温且保温时间为45min；k、待第四保温结束后，烧结炉内腔开始以100℃/min的降温速率进行降温，直至降温到900℃；l、当烧结炉的内腔降温至900℃时，开始缓慢泄压以逐渐降低压头对氧化锆陶瓷的压力，且将氧化锆陶瓷保持与烧结炉的内腔并随炉自然冷却到室温。