一种超高强度陶瓷粉体制造技术

本案公开了一种超高强度陶瓷粉体，包括50～52重量份的氧化硅、30～32重量份的氧化钙、24～26重量份的氧化锆、20～22重量份的氧化硼、5～7重量份的氮化硼、2～4重量份的氮化硅和氧化钕6～8重量份。本案通过对陶瓷粉体的改进优化，引入了多种具有协效作用的氧化物、氮化物和磷化物，有效提高了陶瓷的强度和抗冲击性能。通过在粉体中添加纳米级的碳酸锶，使得该陶瓷粉体在煅烧时，能通过碳酸锶分解出的细小二氧化碳气体，在陶瓷内部形成多个细小空腔，这些空腔联合形成类似蜂巢结构，进一步增强了陶瓷的强度、抗冲击性能和韧性。

【技术实现步骤摘要】
一种超高强度陶瓷粉体
本专利技术涉及一种陶瓷粉体组合物，具体涉及一种超高强度陶瓷粉体。
技术介绍
高强度陶瓷在现代工业中扮演着重要角色，它在航天、机械、电子、半导体及精密加工等领域有许多应用。然而，由于陶瓷易碎裂这一缺陷，陶瓷的应用曾一度受到限制，但随着工业应用的迫切需求，人们也在不断研制强度更高，抗冲击性能更佳的陶瓷材料。在现有技术中，陶瓷粉体的配方组成对于陶瓷煅烧后的性能有着明显的影响，即便是微量的添加或改变，都会改变成型后陶瓷的性能，如强度、抗冲击、抗氧化、耐高温、耐腐蚀及耐磨损等性能，因此人们不断致力于开发更多新型的具备更强性能的陶瓷配方。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种新型的超高强度陶瓷的粉体配方，其能够满足多领域的使用需求，如航天、汽车制造、半导体等领域。本专利技术的技术方案概述如下：一种超高强度陶瓷粉体，包括以下重量份的材料：优选的是，所述的超高强度陶瓷粉体，还包括2～4重量份的磷化硼。优选的是，所述的超高强度陶瓷粉体，还包括2～4重量份的磷化硅。优选的是，所述的超高强度陶瓷粉体，还包括1～2重量份的氧化钨和1～2重量份的氧化铌。优选的是，所述的超高强度陶瓷粉体，还包括1～2重量份的氧化铕。优选的是，所述的超高强度陶瓷粉体，还包括1～2重量份的碳酸锶。优选的是，所述的超高强度陶瓷粉体，所述碳酸锶的粒径为10～20nm。本专利技术的有益效果是：通过对陶瓷粉体的改进优化，引入了多种具有协效作用的氧化物、氮化物和磷化物，有效提高了陶瓷的强度和抗冲击性能。通过在粉体中添加纳米级的碳酸锶，使得该陶瓷粉体在煅烧时，能通过碳酸锶分解出的细小二氧化碳气体，在陶瓷内部形成多个细小空腔，这些空腔联合形成类似蜂巢结构，进一步增强了陶瓷的强度、抗冲击性能和韧性。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。本案提出一实施例的超高强度陶瓷粉体，包括以下重量份的材料：作为本案另一实施例，其中，还包括2～4重量份的磷化硼。磷化硼可协同提高陶瓷的强度，但需要注意的是，磷化硼的添加量应被限制，若磷化硼的添加量小于2重量份，则无法激活其协效作用，无法有效提高陶瓷的强度和抗冲击性能；若磷化硼的添加量大于4重量份，则磷化硼会抑制氧化钕在陶瓷的作用，在煅烧时，部分氧化钕中的钕会与部分磷化硼中的硼或磷形成配位键，从而在高温煅烧时游离出陶瓷本体之外，影响了陶瓷本体的强度。作为本案又一实施例，其中，还包括2～4重量份的磷化硅。实验发现，磷化硅亦可协同提高陶瓷的强度，但同样的，磷化硅的添加量也须被限制，若磷化硅的添加量小于2重量份，则无法激活其协效作用，无法有效提高陶瓷的强度；若磷化硅的添加量大于4重量份，则在该陶瓷粉体被煅烧时，部分氧化钕中的钕会与部分磷化硅中的磷形成配位键，从而游离出陶瓷本体之外，降低了陶瓷本体的强度。作为本案又一实施例，其中，还包括1～2重量份的氧化钨和1～2重量份的氧化铌。实验发现，当氧化钨和氧化铌同时添加时，两者可彼此产生协效作用，共同提高陶瓷的强度和抗冲击性能，若当这两者仅存其一时，则对陶瓷性能的提升则几乎没有。并且，氧化钨和氧化铌的添加量须被限制，若偏离优选的数值范围，则会造成两者对陶瓷强度的提升无法到达最高值。作为本案又一实施例，其中，还包括1～2重量份的氧化铕。铕是轻稀土，它的比重小，其氧化物氧化铕可以抑制陶瓷粉体在煅烧时的爆裂率，不仅如此，氧化铕可提高陶瓷粉体之间的粘结力，从而使陶瓷本体形成更强效的抗冲击能力。但实验数据也同样表明，氧化铕的添加量应被限制，不合适的添加量反而会形成负面作用。作为本案又一实施例，其中，还包括1～2重量份的碳酸锶。通过实验意外发现，当陶瓷本体中能够产生蜂巢结构或多微孔结构时，其本体的结构强度将大幅提升，因此如何在生产工艺中得到这种结构成为了一个难题，在煅烧时，无法在高温下做出如此精细的操作，因此只能在陶瓷粉体中添加一种能够自动产生气泡的物质，通过这种气泡的产生使得陶瓷本体内能够形成多孔结构，但这种能够自动产生气泡的物质十分难以选择，它需要在煅烧的后期才开始产生气泡，若气泡产生过早或过快，都将导致孔隙变大，这反而降低了陶瓷本体的强度。碳酸锶就是一种理想的添加剂，它在1100℃才开始分解产生二氧化碳，且释放速率缓慢，产生的氧化锶对陶瓷本体也没有任何负面作用。若选用碳酸钙，其在小于800℃时就开始分解，导致陶瓷本体内部孔隙过大，若选择碳酸钡或其他碳酸金属化物，则其分解温度均高于1300℃，这易导致碳酸物无法分解或分解不充分，从而使孔隙分布不均，影响了陶瓷本体的性能。但需注意的是，碳酸锶的添加量应被限制，不合适的添加量会改变孔隙的数量和大小，从而影响陶瓷的强度和抗冲击性能。不仅如此，碳酸锶的粒径也应被限制，其优选为10～20nm，碳酸锶的粒径决定了孔隙的大小和孔隙的分散均匀程度，若碳酸锶的粒径小于10nm，则产生的气泡过小，无法穿透陶瓷本体，从而从实质上无法形成多孔结构，影响了陶瓷的强度；若碳酸锶的粒径大于20nm，则造成孔隙偏大，会降低陶瓷的结构韧性和强度。陶瓷的制备方法是：首先，按上述各粉体比例称取并混合各个材料，随后在惰性气体氛围中、1200℃下煅烧2～3小时，在500℃下保温1小时。下表列出不同实施例的具体组成及其烧结后所得陶瓷的性能参数：下表列出不同对比例的具体组成及其烧结后所得陶瓷的性能参数：尽管本专利技术的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本专利技术的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本专利技术并不限于特定的细节。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超高强度陶瓷粉体，包括以下重量份的材料：

【技术特征摘要】
1.一种超高强度陶瓷粉体，包括以下重量份的材料：2.根据权利要求1所述的超高强度陶瓷粉体，其特征在于，还包括2～4重量份的磷化硼。3.根据权利要求1所述的超高强度陶瓷粉体，其特征在于，还包括2～4重量份的磷化硅。4.根据权利要求1所述的超高强度陶瓷粉体，其特征在于，还包括1～2重量份...

【专利技术属性】
技术研发人员：瞿欢欢，
申请(专利权)人：苏州楚博生物技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32