一种高性能陶瓷材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高性能陶瓷材料，由以下原料按照重量份组成：氧化锆粉末25‑38份、碳化硅粉末3‑8份、氮化硅粉末12‑15份、改性凸凹棒土8‑15份、粘土10‑14份、玻璃纤维5‑10份、氧化硅粉末3‑10份、石墨烯2‑5份、石决明粉末4‑10份和硅酸钠5‑11份。本发明专利技术还公布了该陶瓷材料的制备方法。本发明专利技术原料来源广泛并且原料价格低廉，制备工艺简单，适用于工业的大规模生产；本发明专利技术中各组分起到了协同作用，制备的陶瓷材料抗压强度及弯曲强度均远远优于现有材料，市场前景广阔。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种陶瓷材料，具体是一种高性能陶瓷材料。
技术介绍
随着科技的发展，各种新材料如雨后春笋般涌现，陶瓷材料就是其中一种。陶瓷材料是用天然或合成化合物经过成型或高温煅烧制成的一类无机非金属材料，陶瓷的种类很多，用途各异。随着近代科学技术的发展，近百年来又出现了许多新的陶瓷品种，结构陶瓷就是其中一种。在结构陶瓷方面，由于氧化锆陶瓷具有高韧性、高抗弯强度和高耐磨性，优异的隔热性能，热膨胀系数接近于钢等优点，因此被广泛应用于结构陶瓷领域。主要有：Y-TZP磨球、分散和研磨介质、喷嘴、球阀球座、氧化锆模具、微型风扇轴心、光纤插针、光纤套筒、拉丝模和切割工具、耐磨刀具、服装纽扣、表壳及表带、手链及吊坠、滚珠轴承、高尔夫球的轻型击球棒及其它室温耐磨零器件等。但是单一的氧化锆所组成的陶瓷材料其性能较为单一，不能满足在多个领域的使用，为了有效的改进其性能，需要对其陶瓷组成成分进行优化，提高氧化锆陶瓷材料的综合性能，这也是陶瓷领域的一个热点。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种高性能陶瓷材料，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种高性能陶瓷材料，由以下原料按照重量份组成：氧化锆粉末25-38份、碳化硅粉末3-8份、氮化硅粉末12-15份、改性凸凹棒土8-15份、粘土10-14份、玻璃纤维5-10份、氧化硅粉末3-10份、石墨烯2-5份、石决明粉末4-10份和硅酸钠5-11份。作为本专利技术进一步的方案：改性凸凹棒土为凸凹棒土在340-480摄氏度下焙烧30-60分钟，焙烧后的产物放入1mol/L的盐酸中浸泡10-25分钟，再用去离子水洗至中性，然后烘干并且研磨成粉末得到。作为本专利技术进一步的方案：氧化硅粉末采用氧化铜、氧化锌、氧化钙和氧化铁粉末的一种或者多种的混合物，石决明粉末为石决明在800-960摄氏度下煅烧2-4小时并且研磨成粉末得到。所述高性能陶瓷材料的制备方法，具体步骤如下：步骤一，将粘土、改性凸凹棒土、石墨烯和石决明粉末放在搅拌机中，搅拌机在常温下以200-300rpm的转速搅拌10-15分钟，得到第一混合物料；步骤二，将氧化锆粉末、碳化硅粉末和氮化硅粉末以无水乙醇作为介质，超声分散25-30分钟并且放入真空干燥箱中干燥，获得第二混合物料；步骤三，将第一混合物料加入至球磨机中，湿法球磨20-25小时，获得第三混合物料；步骤四，将第二混合物料、第三混合物料、玻璃纤维、氧化硅粉末和硅酸钠在球磨机中进行机械球磨，球磨机转速为300-450rpm，球磨机中球料比为15-30:1，球磨时间为1-4小时，得到混合物料；步骤五，将混合物料置于模具中压制成坯，成型压力为10MPa，将成型后的坯体充分干燥，放入烧结炉中烧结，升温速率为10摄氏度/分，烧结温度为800-900摄氏度，保温2-4小时后取出，冷却至室温，即可得到成品。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术原料来源广泛并且原料价格低廉，制备工艺简单，适用于工业的大规模生产；本专利技术中各组分起到了协同作用，制备的陶瓷材料抗压强度及弯曲强度均远远优于现有材料，市场前景广阔。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。实施例1一种高性能陶瓷材料，由以下原料按照重量份组成：氧化锆粉末25份、碳化硅粉末3份、氮化硅粉末12份、改性凸凹棒土8份、粘土10份、玻璃纤维5份、氧化硅粉末3份、石墨烯2份、石决明粉末4份和硅酸钠5份。改性凸凹棒土为凸凹棒土在340摄氏度下焙烧35分钟，焙烧后的产物放入1mol/L的盐酸中浸泡15分钟，再用去离子水洗至中性，然后烘干并且研磨成粉末得到。所述高性能陶瓷材料的制备方法，具体步骤如下：步骤一，将粘土、改性凸凹棒土、石墨烯和石决明粉末放在搅拌机中，搅拌机在常温下以200rpm的转速搅拌10分钟，得到第一混合物料；步骤二，将氧化锆粉末、碳化硅粉末和氮化硅粉末以无水乙醇作为介质，超声分散25分钟并且放入真空干燥箱中干燥，获得第二混合物料；步骤三，将第一混合物料加入至球磨机中，湿法球磨20小时，获得第三混合物料；步骤四，将第二混合物料、第三混合物料、玻璃纤维、氧化硅粉末和硅酸钠在球磨机中进行机械球磨，球磨机转速为300rpm，球磨机中球料比为18:1，球磨时间为1.5小时，得到混合物料；步骤五，将混合物料置于模具中压制成坯，成型压力为10MPa，将成型后的坯体充分干燥，放入烧结炉中烧结，升温速率为10摄氏度/分，烧结温度为800摄氏度，保温2小时后取出，冷却至室温，即可得到成品。对实施例1的产品进行性能测试，抗压强度为263MPa，弯曲强度为167MPa。实施例2一种高性能陶瓷材料，由以下原料按照重量份组成：氧化锆粉末32份、碳化硅粉末5份、氮化硅粉末13份、改性凸凹棒土11份、粘土12份、玻璃纤维7份、氧化硅粉末6份、石墨烯3份、石决明粉末6份和硅酸钠8份。氧化硅粉末采用氧化铜和氧化铁粉末的混合物，石决明粉末为石决明在860摄氏度下煅烧3小时并且研磨成粉末得到。所述高性能陶瓷材料的制备方法，具体步骤如下：步骤一，将粘土、改性凸凹棒土、石墨烯和石决明粉末放在搅拌机中，搅拌机在常温下以240rpm的转速搅拌12分钟，得到第一混合物料；步骤二，将氧化锆粉末、碳化硅粉末和氮化硅粉末以无水乙醇作为介质，超声分散28分钟并且放入真空干燥箱中干燥，获得第二混合物料；步骤三，将第一混合物料加入至球磨机中，湿法球磨23小时，获得第三混合物料；步骤四，将第二混合物料、第三混合物料、玻璃纤维、氧化硅粉末和硅酸钠在球磨机中进行机械球磨，球磨机转速为360rpm，球磨机中球料比为23:1，球磨时间为3小时，得到混合物料；步骤五，将混合物料置于模具中压制成坯，成型压力为10MPa，将成型后的坯体充分干燥，放入烧结炉中烧结，升温速率为10摄氏度/分，烧结温度为840摄氏度，保温3小时后取出，冷却至室温，即可得到成品。对实施例2的产品进行性能测试，抗压强度为259MPa，弯曲强度为173MPa。实施例3一种高性能陶瓷材料，由以下原料按照重量份组成：氧化锆粉末38份、碳化硅粉末8份、氮化硅粉末15份、改性凸凹棒土15份、粘土14份、玻璃纤维10份、氧化硅粉末10份、石墨烯5份、石决明粉末10份和硅酸钠11份。改性凸凹棒土为凸凹棒土在450摄氏度下焙烧54分钟，焙烧后的产物放入1mol/L的盐酸中浸泡22分钟，再用去离子水洗至中性，然后烘干并且研磨成粉末得到。氧化硅粉末采用氧化铜、氧化锌、氧化钙和氧化铁粉末的混合物，石决明粉末为石决明在920摄氏度下煅烧4小时并且研磨成粉末得到。所述高性能陶瓷材料的制备方法，具体步骤如下：步骤一，将粘土、改性凸凹棒土、石墨烯和石决明粉末放在搅拌机中，搅拌机在常温下以300rpm的转速搅拌15分钟，得到第一混合物料；步骤二，将氧化锆粉末、碳化硅粉末和氮化硅粉末以无水乙醇作为介质，超声分散30分钟并且放入真空干燥箱中干燥，获得第二混合物料；步骤三，将第一混合物料加入至球磨机中，湿法球磨25小时，获得第三混合物料；步骤四，将第二混合物料、第三混合物料、玻璃纤维、氧化硅粉末和硅酸钠在球磨机中进行机械球磨，球磨机转速为450rpm，球磨机中球料比为26:1，球磨时间为3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高性能陶瓷材料，其特征在于，由以下原料按照重量份组成：氧化锆粉末25‑38份、碳化硅粉末3‑8份、氮化硅粉末12‑15份、改性凸凹棒土8‑15份、粘土10‑14份、玻璃纤维5‑10份、氧化硅粉末3‑10份、石墨烯2‑5份、石决明粉末4‑10份和硅酸钠5‑11份；所述改性凸凹棒土为凸凹棒土在340‑480摄氏度下焙烧30‑60分钟，焙烧后的产物放入1mol/L的盐酸中浸泡10‑25分钟，再用去离子水洗至中性，然后烘干并且研磨成粉末得到。

【技术特征摘要】
1.一种高性能陶瓷材料，其特征在于，由以下原料按照重量份组成：氧化锆粉末25-38份、碳化硅粉末3-8份、氮化硅粉末12-15份、改性凸凹棒土8-15份、粘土10-14份、玻璃纤维5-10份、氧化硅粉末3-10份、石墨烯2-5份、石决明粉末4-10份和硅酸钠5-11份；所述改性凸凹棒土为凸凹棒土在340-480摄氏度下焙烧30-60分钟，焙烧后的产物放入1mol/L的盐酸中浸泡10-25分钟，再用去离子水洗至中性，然后烘干并且研磨成粉末得到。2.根据权利要求1所述的高性能陶瓷材料，其特征在于，所述氧化硅粉末采用氧化铜、氧化锌、氧化钙和氧化铁粉末的一种或者多种的混合物，石决明粉末为石决明在800-960摄氏度下煅烧2-4小时并且研磨成粉末得到。3.一种如权利要求1-2任一所述的高性能陶瓷材料的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：步骤一，...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：郑州源冉生物技术有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41