亚微米高纯透明氧化铝陶瓷材料的制备方法技术

亚微米高纯透明氧化铝陶瓷材料的制备方法属于透明氧化铝陶瓷材料制备技术领域。其特征在于它依次含有如下的步骤：用干压加冷等静压的成型工艺把α－Ａｌ＃－［２］Ｏ＃－［３］粉末成型；然后对这些坯体使用无压预烧结：无压预烧结的温度为（１２００～１３５０）℃，时间为（３０～４８０）分钟；把预烧结后的坯体置入热等静压炉中进行后处理，处理温度为（１１５０～１３５０）℃，压力为（１４０～１９０）ＭＰａ，保温保压的时间为（３０～６０）分钟，用Ａｒ气作保护气，得到的陶瓷体相对密度大于９９．９％；最后对烧结出的陶瓷体进行平面磨制和抛光。它不用加任何添加剂，工艺简单；采用低温烧结，能耗低；尤其是晶粒尺寸小于１μｍ，故称为亚微米氧化铝陶瓷。因而具有较高的透光度和机械性能，适合于制造高压钠灯管、高温炉观察窗以及用作装饰材料等。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

涉及透明氧化铝陶瓷材料制备
本专利技术的特征在于它依次含有如下的步骤(1)干压加冷等静压的成型工艺把α-Al2O3粉末成型，其坯体密度大约为陶瓷密度的50％～55％；(2)然后对这些坯体使用无压预烧结无压预烧结的温度为(1200～1350)℃，时间为(30～480)分钟；(3)把预烧结后的坯体置入热等静压炉中进行后处理，处理温度为(1150～1350)℃，压力为(140～190)MPa，保温保压的时间为(30～60)分钟，用Ar气作保护气，得到的陶瓷体相对密度大于99.9％；(4)对烧结出的陶瓷体进行平面磨制和抛光处理。在步骤(1)中，干压是轴向单向加压方式，压力为50MPa，压成的素坯经真空包装后，在200MPa下冷等静压。使用证明它达到了预期目的。图2.实施例2所得样品的透光率与波长关系曲线。图3.实施例3所得样品的透光率与波长关系曲线。图4.亚微米高纯透明氧化铝陶瓷1mm片实物照片。图中背底的英文依次为亚微米(Submicron)、高纯(High Purity)、氧化铝(Alumina)、陶瓷(Ceramics)。所得到的陶瓷体相对密度为99.9％，平均晶粒尺寸为0.68μm。其透射比测试的结果如附图说明图1所示在可见光区(380nm～760nm)透射比可以达到70％，而在红外光区(＞760nm)则可以达到80％，同时，在紫外光区(＜380nm)，材料的透视比呈现直线下降的趋势，具有一定的选择透过性。实施例2采用50MPa干压加200MPa冷等静压的工艺将原料粉末成型；然后将成型坯体在1250℃下无压预烧结90分钟；将预烧后的坯体置入热等静压炉中在Ar气气氛下进行后处理，温度为1200℃，压力为140Mpa，保温保压的时间为40分钟；最后用平面磨床和金刚石研磨膏对陶瓷表面进行磨制和抛光。所得到的陶瓷体相对密度为99.95％，平均晶粒尺寸为0.63μm。其透射比测试的结果如图2所示在可见光区(380nm～760nm)透射比可以达到75％，而在红外光区(＞760nm)则可以达到85％以上，同样的，在紫外光区(＜380nm)，材料的透视比呈现直线下降的趋势，具有选择透过性。实施例3采用50MPa干压加200MPa冷等静压的工艺将原料粉末成型；然后将成型坯体在1350℃下无压预烧结30分钟；将预烧后的坯体置入热等静压炉中在Ar气气氛下进行后处理，温度为1350℃，压力为140Mpa，保温保压的时间为40分钟；最后用平面磨床和金刚石研磨膏对陶瓷表面进行磨制和抛光。所得到的陶瓷体相对密度为99.95％，平均晶粒尺寸为1μm。其透射比测试的结果如图3所示在可见光区(380nm～760nm)透射比可以达到50％，而在红外光区(＞760nm)则可以达到80％以上，由于晶粒尺寸较大的原因，该种工艺制备的样品透光性能要低于前两种例子。图4是按1、2两个实施例方案得到的亚微米高纯透明氧化铝陶瓷制作成1mm片后的实物照片。上面二个为实施例1的，下面二个为实施例2的同时，用本专利技术所阐述的工艺得到的陶瓷还具有良好的机械性能，其抗弯强度大于630MPa，维氏硬度大于17GPa，都要高于传统的大晶粒透明氧化铝陶瓷。本专利技术的亚微米高纯透明氧化铝陶瓷材料与传统的透明氧化铝陶瓷相比，最大的特点在于其晶粒尺寸小于1μm，因此称为亚微米氧化铝陶瓷。它同时也因此具有了较高的透光性能和机械性能，如强度、硬度、和表面耐磨性能。适合于制造高压钠灯管、高温炉观察窗以及用作装饰材料等。权利要求1.含有加压、烧结、平面磨制、抛光的步骤，其特征在于它依次含有如下的步骤(1)用干压加冷等静压的成型工艺把α-Al2O3粉末成型，其坯体密度大约为陶瓷密度的50％～55％；(2)然后对这些坯体使用无压预烧结无压预烧结的温度为(1200～1350)℃，时间为(30～480)分钟；(3)把预烧结后的坯体置入热等静压炉中进行后处理，处理温度为(1150～1350)℃，压力为(140～190)MPa，保温保压的时间为(30～60)分钟，用Ar气作保护气，得到的陶瓷体相对密度大于99.9％；(4)对烧结出的陶瓷体进行平面磨制和抛光处理。2.根据权利要求1所述的，其特征在于在步骤(1)中，干压是轴向单向加压方式，压力为50MPa，压成的素坯经真空包装后，在200MPa下冷等静压。全文摘要属于透明氧化铝陶瓷材料制备
其特征在于它依次含有如下的步骤:用干压加冷等静压的成型工艺把α－Al文档编号C04B35/10GK1389428SQ02123648公开日2003年1月8日 申请日期2002年7月5日 优先权日2002年7月5日专利技术者司文捷, 刘大鹏, 苗赫濯 申请人:清华大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
亚微米高纯透明氧化铝陶瓷材料的制备方法含有加压、烧结、平面磨制、抛光的步骤，其特征在于它依次含有如下的步骤： （１）用干压加冷等静压的成型工艺把α－Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］粉末成型，其坯体密度大约为陶瓷密度的５０％～５５％； （２）然后对这些坯体使用无压预烧结：无压预烧结的温度为（１２００～１３５０）℃，时间为（３０～４８０）分钟； （３）把预烧结后的坯体置入热等静压炉中进行后处理，处理温度为（１１５０～１３５０）℃，压力为（１４０～１９０）ＭＰａ，保温保压的时间为（３０～６０）分钟，用Ａｒ气作保护气，得到的陶瓷体相对密度大于９９．９％； （４）对烧结出的陶瓷体进行平面磨制和抛光处理。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：司文捷，刘大鹏，苗赫濯，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]