本发明专利技术涉及一种Yb3Al5O12多孔陶瓷及其制备方法，属于高温多孔隔热陶瓷材料领域。本发明专利技术的方法所用的原料为Yb3Al5O12陶瓷粉末、水、异丁烯‑顺丁烯二酐共聚物和发泡剂(C12H25OSO3H·N(C2H4OH)3。将高固含量的Yb3Al5O12陶瓷粉末、水、占Yb3Al5O12陶瓷粉末0.2％‑0.8wt％的异丁烯‑顺丁烯二酐共聚物混合搅拌形成稳定的料浆，然后加入0.05–2vol％的发泡剂(C12H25OSO3H·N(C2H4OH)3。对含有发泡剂的料浆强力机械搅拌发泡，然后注入到金属或塑料模具中，经一定温度下的固化交联后得到高强度的Yb3Al5O12陶瓷坯体，最后在1400‑1700℃无压烧结1‑4小时即可获得Yb3Al5O12多孔陶瓷。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种Yb3Al5O12多孔陶瓷及其制备方法，属于高温多孔隔热陶瓷材料领域。
技术介绍
高温多孔隔热陶瓷具有低密度、高气孔率、热稳定性好等优点，使得它们在高超声速飞行器、超燃冲压发动机的大面积隔热、密封及催化和过滤等领域具有广泛的应用前景。对于这些应用，既要求高气孔率又要求高强度。因此，如何获得高气孔率、高强度的新型过孔陶瓷是急需解决的问题。文献1(J.Am.Ceram.Soc.89：1771–1789(2006))报道了用模板法制备多孔陶瓷材料，文献2(J.Eur.Ceram.Soc.35：1751–1759(2015))报道了用部分烧结法制备多孔陶瓷材料，文献3(Philos.Trans.Roy.Soc.A,364：109–124(2006))报道了用直接发泡法制备多孔陶瓷材料，文献4(Int.Mater.Rev.57：115–131(2012))报道了用牺牲模板法制备多孔陶瓷材料，文献5(J.Eur.Ceram.Soc.19：2059–2066(1999))和文献6(Scripta Mater.62(2010)602–605)报道了用注凝成型-发泡法制备多孔陶瓷材料。注凝成型-发泡法是将注凝成型与发泡技术相结合，该方法需要使用表面分散剂、助凝剂、催化剂、发泡剂、交联剂等多种添加剂，这些添加剂在除去过程中会产生大量有害气体。部分烧结法制备的陶瓷的空隙率低，模板法需要除去模板也会产生污染，直接发泡法制备的陶瓷的强度低，注凝成型-发泡法由于使用了大量的有机添加剂，烧结过程中释放出大量有毒气体。且上述的方法制备的陶瓷多为氧化铝陶瓷和氧化硅陶瓷，其高温稳定性差，不适合在高超声速飞行器、超燃冲压发动机的大面积隔热材料上进行应用。
技术实现思路
本专利技术的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提出一种Yb3Al5O12多孔陶瓷及其制备方法。本专利技术的技术解决方案是：一种多孔陶瓷，该多孔陶瓷的分子式为Yb3Al5O12，该多孔陶瓷的气孔率为60％-80％。该多孔陶瓷的强度为5-20MPa。该多孔陶瓷的气体渗透率为2×10-11-8×10-11m2。一种多孔陶瓷的制备方法，其特征在于步骤为：(1)将Yb3Al5O12粉末、交联剂与水进行混合，得到水基料浆；(2)在步骤(1)得到的水基料浆中加入发泡剂，进行强力发泡，得到含有发泡剂的料浆；(3)将步骤(2)得到的料浆倒入模具中注凝成型：(4)对步骤(3)中注凝成型的坯体进行交联固化处理；(5)将步骤(4)交联固化后的坯体进行干燥处理；(6)将步骤(5)干燥处理后的Yb3Al5O12陶瓷坯体进行无压烧结，得到Yb3Al5O12多孔陶瓷。所述的步骤(1)中，加入的Yb3Al5O12粉末的质量为得到的水基料浆质量的45％-55％；加入的交联剂的质量为Yb3Al5O12粉末质量的0.2％-0.8％；交联剂为异丁烯-顺丁烯二酐共聚物，异丁烯-顺丁烯二酐共聚物的分子量为55000-65000，异丁烯和顺丁烯二酐的比例为1：1，Yb3Al5O12粉末的平均粒径为0.6μm，对得到的水基料浆进行搅拌，搅拌时间为0.5-3.0小时，搅拌速度为60-120转/分，搅拌后得到Yb3Al5O12稳定性好、Yb3Al5O12颗粒分散均匀的水基料浆。所述的步骤(2)中，所述的步骤(2)中发泡剂的分子式为(C12H25OSO3H·N(C2H4OH)3，所加入的发泡剂的体积为步骤(1)得到的水基料浆的体积的0.05％-2％；强力发泡的条件为：搅拌速度900-1200转/分，发
泡时间0.1-0.5小时。所述的步骤(3)中，所述的模具为树脂模具或不锈钢模具，注模温度为20-35℃，注模环境为空气。所述的步骤(4)中，交联固化条件为：交联固化温度为30-45℃，固化时间为4-10小时，固化环境为空气。所述的步骤(5)中，干燥条件为：干燥温度35-85℃，干燥时间5-20小时，干燥环境为空气。所述的步骤(6)中，无压烧结条件为：烧结温度为1400-1700℃，烧结时间为1-4小时，烧结气氛为空气。有益效果(1)本专利技术的方法使用的是无毒水溶性的分散剂和注凝剂体系；(2)本专利技术采用注凝成型-发泡法制备新型Yb3Al5O12多孔陶瓷，Yb3Al5O12粉末的颗粒尺寸为0.6μm,使用的注凝成型剂为异丁烯-顺丁烯二酐共聚物，发泡剂为(C12H25OSO3H·N(C2H4OH)3。异丁烯-顺丁烯二酐共聚物的分子量为55000-65000，异丁烯和顺丁烯二酐的比例为1：1，是一种无毒、无味的助凝剂。该共聚物中有活性的-COO-HN4+基团和-CONH2基团，水解后生成的-COOH基团，在室温下的空气中即可发生自发交联，因此无需要加入催化剂和引发剂。(3)本专利技术中异丁烯-顺丁烯二酐共聚物的加入量仅占Yb3Al5O12粉末的0.2％-0.8wt％，发泡剂的含量占料浆的0.05％–2vol％。(4)将Yb3Al5O12粉末与助凝剂异丁烯-顺丁烯二酐共聚物和去离子水混合，经长时间搅拌均匀后加入0.05％–2vol％的发泡剂(C12H25OSO3H·N(C2H4OH)3。机械搅拌起泡后，倒入模具中加热到一定温度形成凝胶坯体，经干燥和高温烧结制备得到新型Yb3Al5O12多孔陶瓷。(5)本专利技术的方法所用的原料为Yb3Al5O12陶瓷粉末、水、异丁烯-顺丁烯二酐共聚物和发泡剂(C12H25OSO3H·N(C2H4OH)3。将高固含量的Yb3Al5O12
陶瓷粉末、水、占Yb3Al5O12陶瓷粉末0.2％-0.8wt％的异丁烯-顺丁烯二酐共聚物混合搅拌形成稳定的料浆，然后加入0.05–2vol％的发泡剂(C12H25OSO3H·N(C2H4OH)3。对含有发泡剂的料浆强力机械搅拌发泡，然后注入到金属或塑料模具中，经一定温度下的固化交联后得到高强度的Yb3Al5O12陶瓷坯体，最后在1400-1700℃无压烧结1-4小时即可获得Yb3Al5O12多孔陶瓷。(6)本专利技术提供的新型Yb3Al5O12多孔陶瓷及其制备方法具有工艺简单、实用性强、环境友好的特点，在工艺过程中不需要加入催化剂、引发剂、还原剂、高温助烧结剂、分散剂等，所用的异丁烯-顺丁烯二酐共聚物无毒、无味、水溶性好，在室温、空气中即可自发固化交联，发泡剂(C12H25OSO3H·N(C2H4OH)3的发泡效果好、用量低。(7)本专利技术制备的Yb3Al5O12多孔陶瓷工艺过程简单，在水基Yb3Al5O12陶瓷料浆中只需要加入异丁烯-顺丁烯二酐共聚物和发泡剂(C12H25OSO3H·N(C2H4OH)3，不需要催化剂、分散剂、引发剂、还原剂等多种添加剂等复杂成分和工序。(8)本专利技术使用的异丁烯-顺丁烯二酐共聚物无毒、无味，异丁烯-顺丁烯二酐共聚物和发泡剂(C12H25OSO3H·N(C2H4OH)3的使用量小，对人体无伤害，Yb3Al5O12陶瓷料浆的制备和发泡在室温、空气中即可进行。(9)本专利技术提供的Yb3Al5O12多孔陶瓷的烧结工艺简单，不需要加压烧结和保护气氛控制，在空气中无压烧结即可获得高强度、高气孔率的Yb3Al5O12多孔陶瓷。(10)本专利技术通过大量试验对Yb3Al5O12多孔陶瓷制备工艺进行了优化，尤其是水基料浆制备、发泡、注凝本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种多孔陶瓷，其特征在于：该多孔陶瓷的分子式为Yb3Al5O12，该多孔陶瓷的气孔率为60％‑80％。
【技术特征摘要】
1.一种多孔陶瓷，其特征在于：该多孔陶瓷的分子式为Yb3Al5O12，该多孔陶瓷的气孔率为60％-80％。2.根据权利要求1所述的一种多孔陶瓷，其特征在于：该多孔陶瓷的强度为5-20MPa。3.根据权利要求1所述的一种多孔陶瓷，其特征在于：该多孔陶瓷的气体渗透率为2×10-11-8×10-11m2。4.一种权利要求1、2或3任一所述的多孔陶瓷的制备方法，其特征在于步骤为：(1)将Yb3Al5O12粉末、交联剂与水进行混合，得到水基料浆；(2)在步骤(1)得到的水基料浆中加入发泡剂，进行强力发泡，得到含有发泡剂的料浆；(3)将步骤(2)得到的料浆倒入模具中注凝成型：(4)对步骤(3)中注凝成型的坯体进行交联固化处理；(5)将步骤(4)交联固化后的坯体进行干燥处理；(6)将步骤(5)干燥处理后的Yb3Al5O12陶瓷坯体进行无压烧结，得到Yb3Al5O12多孔陶瓷。5.根据权利要求4所述的一种多孔陶瓷的制备方法，其特征在于：所述的步骤(1)中，加入的Yb3Al5O12粉末的质量为得到的水基料浆质量的45％-55％；加入的交联剂的质量为Yb3Al5O12粉末质量的0.2％-0.8％；交联剂为异丁烯-顺丁烯二酐共聚物，异丁烯-顺丁烯二酐共聚物的分子量为55000-65000，异丁烯和顺丁烯二酐的比例为1：1，Yb3Al5O12粉末的平均粒...
【专利技术属性】
技术研发人员：周延春，王晓飞，向会敏，
申请(专利权)人：航天材料及工艺研究所，中国运载火箭技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11
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