当前位置: 首页 > 专利查询>周易专利>正文

一种高韧性陶瓷材料及其制备方法技术

技术编号:15497462 阅读:153 留言:0更新日期:2017-06-03 18:20
本发明专利技术提供一种高韧性陶瓷材料及其制备方法,属于陶瓷制备技术领域。本发明专利技术陶瓷材料的主要原料为:赤泥、钙长石、石英砂、高岭土、硅灰石、铬铁矿、芳纶纤维、黏胶纤维、碳纤维、聚丙烯纤维和聚乙烯纤维。本发明专利技术陶瓷材料通过添加纤维成分,使制得的陶瓷具有良好的韧性,克服了传统陶瓷材料脆性大,易开裂的缺点,具有广阔的市场前景。

High toughness ceramic material and preparation method thereof

The invention provides a high toughness ceramic material and a preparation method thereof, belonging to the technical field of ceramic preparation. The main raw materials of ceramic materials: red mud, calcium feldspar, quartz, kaolin, wollastonite, chromite, aramid fiber, viscose fiber, carbon fiber, polypropylene fiber and polyethylene fiber. The ceramic material of the invention has good toughness by adding fiber components, and overcomes the defects of large brittleness and easy cracking of the traditional ceramic materials, and has broad market prospect.

【技术实现步骤摘要】
一种高韧性陶瓷材料及其制备方法
本专利技术涉及陶瓷制备
,具体涉及一种高韧性陶瓷材料及其制备方法。
技术介绍
陶瓷材料是工程材料中刚度最好、硬度最高的材料,其硬度大多在1500HV以上。传统陶瓷主要采用天然的岩石、矿物、粘土等材料做原料,而新型陶瓷则采用人工合成的高纯度无机化合物为原料,在严格控制的条件下经成型、烧结和其他处理而制成具有微细结晶组织的无机材料。新型陶瓷材料在性能上有其独特的优越性。在热和机械性能方面,有耐高温、隔热、高硬度、耐磨耗等;在电性能方面有绝缘性、压电性、半导体性、磁性等;在化学方面有催化、耐腐蚀、吸附等功能;在生物方面,具有一定生物相容性能,可作为生物结构材料等,但其抗拉强度较低,塑性和韧性很差。因此研究开发高韧性陶瓷是材料科学中的一个重要领域。
技术实现思路
本专利技术的专利技术目的在于:针对上述存在的问题,提供一种高韧性陶瓷材料及其制备方法,本专利技术陶瓷材料通过添加纤维成分,具有良好的韧性,克服了传统陶瓷材料脆性大,易开裂的缺点,具有广阔的市场前景。为了实现上述目的,本专利技术采用的技术方案如下:一种高韧性陶瓷材料,其原料组成及重量份数为:赤泥80-120份、钙长石60-80份、石英砂10-30份、高岭土20-40份、硅灰石15-35份、铬铁矿8-24份、芳纶纤维6-18份、黏胶纤维4-12份、碳纤维2-10份、聚丙烯纤维3-15份、聚乙烯纤维9-21份。较优的,一种高韧性陶瓷材料,其原料组成及重量份数为:赤泥90-110份、钙长石65-75份、石英砂15-25份、高岭土25-35份、硅灰石20-30份、铬铁矿12-20份、芳纶纤维9-15份、黏胶纤维6-10份、碳纤维4-8份、聚丙烯纤维6-12份、聚乙烯纤维12-18份。较优的,一种高韧性陶瓷材料,其原料组成及重量份数为:赤泥100份、钙长石70份、石英砂20份、高岭土30份、硅灰石25份、铬铁矿16份、芳纶纤维12份、黏胶纤维8份、碳纤维6份、聚丙烯纤维9份、聚乙烯纤维15份。上述陶瓷材料的制备方法,包括以下步骤:(1)将赤泥、钙长石、石英砂、高岭土、硅灰石和铬铁矿用烘干炉烘干后,放在干燥处自然冷却至室温,然后放入球磨机中球磨成过60-80目标准筛的混合粉末备用,其中,所述烘干炉的温度为100-120℃,烘干时间为8-12h;所述球磨机的转速为60-80r/min,球料比为1:1-1:2;(2)将芳纶纤维、黏胶纤维、碳纤维、聚丙烯纤维和聚乙烯纤维用酒精浸泡后与步骤(1)所得的混合粉末一起放入搅拌机中,加入适量的水,混合均匀后继续搅拌4-6h,使水含量保持在15-20%,即得所需的高韧性陶瓷材料,其中,所述酒精的质量分数为75-85%。配方中各主要原料的作用如下:芳纶纤维是一种新型高科技合成纤维,具有超高强度、高模量和耐高温、耐酸耐碱、重量轻、绝缘、抗老化、生命周期长等优良性能,其强度是钢丝的5~6倍,模量为钢丝或玻璃纤维的2~3倍,韧性是钢丝的2倍,而重量仅为钢丝的1/5左右,在560度的温度下,不分解,不融化。将其应用于陶瓷材料的制备中,可以显著提高其韧性和强度,降低其脆性。碳纤维是一种含碳量在95%以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料。它是由片状石墨微晶等有机纤维沿纤维轴向方向堆砌而成,经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料。碳纤维"外柔内刚",质量比金属铝轻,但强度却高于钢铁,并且具有耐腐蚀、高模量的特性,在国防军工和民用方面都是重要材料。它不仅具有碳材料的固有本征特性,又兼备纺织纤维的柔软可加工性,是新一代增强纤维。陶瓷材料中添加碳纤维可以增加其韧性,降低其脆性。聚丙烯纤维具有强度高、韧性好、耐磨、耐腐蚀和抗微生物性好及价格低等优点,因此广泛用于绳索、渔网、安全带、箱包带、安全网、缝纫线、电缆包皮、土工布、过滤布、造纸用毡和纸的增强材料等产业领域,在陶瓷材料中添加聚丙烯纤维可以增加陶瓷材料的韧性,降低其脆性。聚乙烯纤维具有高比强度,高比模量,其比强度是同等截面钢丝的十多倍,比模量仅次于特级碳纤维。其断裂伸长低,断裂功大,具有很强的吸收能量的能力,因而具有突出的抗冲击性和抗切割性。在陶瓷材料的制备中添加聚乙烯纤维,可以显著提高其韧性,降低其脆性,减少脆裂的风险。本专利技术陶瓷材料通过添加纤维成分,由于纤维不易拉断,工作时可以承受大部分的力,而且纤维与其他原料结合后,增大了摩擦力,从而使制得的陶瓷具有良好的韧性,克服了传统陶瓷材料脆性大的缺点,同时纤维还可以阻止裂纹的扩展,具有广阔的市场前景。具体实施方式以下通过具体实施例对本专利技术作进一步详述。实施例1一种高韧性陶瓷材料,其原料组成及重量份数为:赤泥120份、钙长石80份、石英砂30份、高岭土40份、硅灰石35份、铬铁矿24份、芳纶纤维18份、黏胶纤维12份、碳纤维10份、聚丙烯纤维15份、聚乙烯纤维21份;制备步骤如下:(1)将赤泥、钙长石、石英砂、高岭土、硅灰石和铬铁矿用温度为100℃的烘干炉烘8h后,放在干燥处自然冷却至室温,然后按照球料比为1:1,放入转速为60r/min的球磨机中球磨成过60目标准筛的混合粉末备用;(2)将芳纶纤维、黏胶纤维、碳纤维、聚丙烯纤维和聚乙烯纤维用质量分数为75%的酒精浸泡后与步骤(1)所得的混合粉末一起放入搅拌机中,加入适量的水,混合均匀后继续搅拌4h,使水含量保持在15%,即得所需的高韧性陶瓷材料。实施例2一种高韧性陶瓷材料,其原料组成及重量份数为:赤泥100份、钙长石70份、石英砂20份、高岭土30份、硅灰石25份、铬铁矿16份、芳纶纤维12份、黏胶纤维8份、碳纤维6份、聚丙烯纤维9份、聚乙烯纤维15份;制备步骤如下:(1)将赤泥、钙长石、石英砂、高岭土、硅灰石和铬铁矿用温度为120℃的烘干炉烘12h后,放在干燥处自然冷却至室温,然后按照球料比为1:2,放入转速为80r/min的球磨机中球磨成过80目标准筛的混合粉末备用;(2)将芳纶纤维、黏胶纤维、碳纤维、聚丙烯纤维和聚乙烯纤维用质量分数为85%的酒精浸泡后与步骤(1)所得的混合粉末一起放入搅拌机中,加入适量的水,混合均匀后继续搅拌6h,使水含量保持在20%,即得所需的高韧性陶瓷材料。实施例3一种高韧性陶瓷材料,其原料组成及重量份数为:赤泥80份、钙长石60份、石英砂10份、高岭土20份、硅灰石15份、铬铁矿8份、芳纶纤维6份、黏胶纤维4份、碳纤维2份、聚丙烯纤维3份、聚乙烯纤维9份。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高韧性陶瓷材料,其特征在于:其原料组成及重量份数为:赤泥80‑120份、钙长石60‑80份、石英砂10‑30份、高岭土20‑40份、硅灰石15‑35份、铬铁矿8‑24份、芳纶纤维6‑18份、黏胶纤维4‑12份、碳纤维2‑10份、聚丙烯纤维3‑15份、聚乙烯纤维9‑21份。

【技术特征摘要】
1.一种高韧性陶瓷材料,其特征在于:其原料组成及重量份数为:赤泥80-120份、钙长石60-80份、石英砂10-30份、高岭土20-40份、硅灰石15-35份、铬铁矿8-24份、芳纶纤维6-18份、黏胶纤维4-12份、碳纤维2-10份、聚丙烯纤维3-15份、聚乙烯纤维9-21份。2.根据权利要求1所述的一种高韧性陶瓷材料,其特征在于:其原料组成及重量份数为:赤泥90-110份、钙长石65-75份、石英砂15-25份、高岭土25-35份、硅灰石20-30份、铬铁矿12-20份、芳纶纤维9-15份、黏胶纤维6-10份、碳纤维4-8份、聚丙烯纤维6-12份、聚乙烯纤维12-18份。3.根据权利要求1所述的一种高韧性陶瓷材料,其特征在于:其原料组成及重量份数为:赤泥100份、钙长石70份、石英砂20份、高岭土30份、硅灰石25份、铬铁矿16份、芳纶纤维12份、黏胶纤维8份、碳纤维6份、聚丙烯纤维9份、聚乙烯纤维15份。4.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员:周易
申请(专利权)人:周易
类型:发明
国别省市:广东,44

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1