一种高稳定性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稳定性陶瓷材料，包括以下按照重量份的原料：多晶莫来石纤维50‑80份、改性红柱石9‑22份、二硼化钛2‑9份、氮化钛2‑12份。本发明专利技术还公开了所述高稳定性陶瓷材料的制备方法。本发明专利技术制备的高稳定性陶瓷材料具有优异的温度稳定性，本发明专利技术以多晶莫来石纤维作为原料，经过改性和化学气相沉积提高了材料的耐高温性能，同时，本发明专利技术通过改性红柱石和氮化钛相互配合，起到了协同增效的作用，能够有效提高材料的温度稳定性，具有广阔的市场前景。

A Ceramic Material with High Stability and Its Preparation Method

The invention discloses a high stability ceramic material, which comprises the following raw materials according to weight: polycrystalline mullite fiber 50 80 phr, modified andalusite 9 22 phr, titanium diboride 2 9 phr, titanium nitride 2 12 phr. The invention also discloses a preparation method of the high stability ceramic material. The high-stability ceramic material prepared by the invention has excellent temperature stability. The polycrystalline mullite fiber is used as raw material, and the high-temperature resistance of the material is improved by modification and chemical vapor deposition. At the same time, the modified andalusite and titanium nitride cooperate with each other to play a synergistic role, which can effectively improve the temperature stability of the material and has a wide range of applications. Market prospects.

【技术实现步骤摘要】
一种高稳定性陶瓷材料及其制备方法
本专利技术涉及复合材料
，具体是一种高稳定性陶瓷材料及其制备方法。
技术介绍
陶瓷材料是指用天然或合成化合物经过成形和高温烧结制成的一类无机非金属材料，由于其具有高熔点、高硬度、高耐磨性、耐氧化等优点而被广泛应用于各行各业中。陶瓷材料可以分为普通材料和特种材料，其中，特种陶瓷材料是采用高纯度人工合成的原料，利用精密控制工艺成形烧结制成，一般具有特殊的力学、光、声、电、磁、热等性能以适应各种需要，其中，氧化铝陶瓷的用途极为广泛，可用作坩埚、发动机火花塞、高温耐火材料、热电偶套管、密封环等，也可作刀具和模具，其主要组成物为氧化铝，一般含量大于45％，氧化铝陶瓷一般可在1600℃使用，但是，其缺点是温度稳定性差，不能接受突然的环境温度变化。因此，设计一种高稳定性陶瓷材料，成为目前亟需解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种高稳定性陶瓷材料及其制备方法，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：一种高稳定性陶瓷材料，包括以下按照重量份的原料：多晶莫来石纤维50-80份、改性红柱石9-22份、二硼化钛2-9份、氮化钛2-12份；其中，所述改性红柱石的制备方法为按照重量比为8:1的比例称取红柱石和铝粉，搅拌混合均匀得混合粉，加入前述混合粉重量20％的酚醛树脂，在50-100℃下固化处理，然后在1500-1600℃保温烧结6-8小时，再送入制粉机中粉碎至粒径为10-30μm，然后加入等体积的改性剂混合均匀，采用喷雾干燥机进行干燥成型，然后在增氧燃气炉上经过脱水膨胀、高温烧结、表面熔融玻化、成球，经过风力清选分级得到10-50μm的改性红柱石。作为本专利技术进一步的方案：包括以下按照重量份的原料：多晶莫来石纤维60-75份、改性红柱石12-20份、二硼化钛4-8份、氮化钛5-10份。作为本专利技术再进一步的方案：包括以下按照重量份的原料：多晶莫来石纤维68份、改性红柱石16份、二硼化钛6份、氮化钛8份。作为本专利技术再进一步的方案：所述二硼化钛和氮化钛的粒度均为40-300目。作为本专利技术再进一步的方案：所述增氧燃气炉的操作条件为脱水膨胀温度800-900℃、高温烧结温度1200-1250℃、表面熔融温度1300-1350℃、成球温度1100-1200℃；所述改性剂为去离子水和碳酸钙按照重量比为100:1的比例混合而成。所述高稳定性陶瓷材料的制备方法，步骤如下：1)按照重量份称取多晶莫来石纤维置于真空罐中，抽真空至30-80Pa，向真空罐内加入二氧化硅气凝胶进行真空浸渍，在30-200℃的温度下使其凝胶化，反复真空浸渍和凝胶化6-14次，然后置于高温炉中进行热处理，最后在常温条件下老化12-48h，得改性多晶莫来石纤维A；2)将步骤1)中得到的改性多晶莫来石纤维A送入化学气相沉积炉中，在沉积温度为1050-1150℃、压强为30-40Pa的条件下进行化学气相沉积10-20h，得混合料B；3)将步骤2)中得到的混合料B送入球磨机中，依次加入改性红柱石、二硼化钛和氮化钛，球磨混合24-48h，然后在70-92℃条件下烘干24-48h，获得混合料C；4)将步骤3)中得到的混合料C装入高强度石墨模具中，然后放入真空烧结炉中，在真空气氛下进行热压，热压结束后冲入0.03MPa的氩气，以10℃/min的降温速率降温至600-900℃，保温2-4小时，保温结束后自然冷却至室温，即得。作为本专利技术再进一步的方案：步骤1)中，所述二氧化硅气凝胶的加入量按照二氧化硅气凝胶与多晶莫来石纤维的体积比为3:1的比例加入；所述热处理的处理温度为500-900℃，处理时间为10-160min。作为本专利技术再进一步的方案：步骤2)中，所述化学气相沉积的反应气为三氯甲基硅烷，载气为氢气，稀释气为氩气，且三氯甲基硅烷与氢气的体积比为1:10-20。作为本专利技术再进一步的方案：步骤4)中，所述热压的条件为热压温度1300-1500℃，热压压力30-40MPa，热压时间25-35min。所述的高稳定性陶瓷材料在制备陶瓷材料中的用途。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术制备的高稳定性陶瓷材料具有优异的温度稳定性，本专利技术以多晶莫来石纤维作为原料，经过改性和化学气相沉积提高了材料的耐高温性能，同时，本专利技术通过改性红柱石和氮化钛相互配合，起到了协同增效的作用，能够有效提高材料的温度稳定性，具有广阔的市场前景。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术的技术方案作进一步详细地说明。实施例1一种高稳定性陶瓷材料，包括以下按照重量份的原料：多晶莫来石纤维50份、改性红柱石9份、二硼化钛2份、氮化钛2份。其中，所述改性红柱石的制备方法为按照重量比为8:1的比例称取红柱石和铝粉，搅拌混合均匀得混合粉，加入前述混合粉重量20％的酚醛树脂，在76℃下固化处理，然后在1550℃保温烧结7小时，再送入制粉机中粉碎至粒径为20μm，然后加入等体积的改性剂混合均匀，采用喷雾干燥机进行干燥成型，然后在增氧燃气炉上经过脱水膨胀、高温烧结、表面熔融玻化、成球，经过风力清选分级得到25μm的改性红柱石；所述增氧燃气炉的操作条件为脱水膨胀温度850℃、高温烧结温度1220℃、表面熔融温度1320℃、成球温度1150℃；所述改性剂为去离子水和碳酸钙按照重量比为100:1的比例混合而成；所述二硼化钛和氮化钛的粒度均为150目。本实施例中，所述高稳定性陶瓷材料的制备方法，步骤如下：1)按照重量份称取多晶莫来石纤维置于真空罐中，抽真空至40Pa，按照二氧化硅气凝胶与多晶莫来石纤维的体积比为3:1的比例向真空罐内加入二氧化硅气凝胶进行真空浸渍，在120℃的温度下使其凝胶化，反复真空浸渍和凝胶化12次，然后置于高温炉中在700℃下进行热处理100min，最后在常温条件下老化36h，得改性多晶莫来石纤维A；2)将步骤1)中得到的改性多晶莫来石纤维A送入化学气相沉积炉中，在沉积温度为1100℃、压强为35Pa的条件下进行化学气相沉积12h，得混合料B；其中，所述化学气相沉积的反应气为三氯甲基硅烷，载气为氢气，稀释气为氩气，且三氯甲基硅烷与氢气的体积比为1:13；3)将步骤2)中得到的混合料B送入球磨机中，依次加入改性红柱石、二硼化钛和氮化钛，球磨混合36h，然后在80℃条件下烘干36h，获得混合料C；4)将步骤3)中得到的混合料C装入高强度石墨模具中，然后放入真空烧结炉中，在真空气氛下进行热压，所述热压的条件为热压温度1400℃，热压压力35MPa，热压时间30min，热压结束后冲入0.03MPa的氩气，以10℃/min的降温速率降温至700℃，保温3小时，保温结束后自然冷却至室温，即得。实施例2一种高稳定性陶瓷材料，包括以下按照重量份的原料：多晶莫来石纤维80份、改性红柱石22份、二硼化钛9份、氮化钛12份。其中，所述改性红柱石的制备方法为按照重量比为8:1的比例称取红柱石和铝粉，搅拌混合均匀得混合粉，加入前述混合粉重量20％的酚醛树脂，在76℃下固化处理，然后在1550℃保温烧结7小时，再送入制粉机中粉碎至粒径为20μm，然后加入等体积的改性剂混合均匀，采用喷雾干燥机进行干燥成型，然后在增氧燃气炉上经过脱水膨胀、高温烧结、表面熔融玻化、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高稳定性陶瓷材料，其特征在于，包括以下按照重量份的原料：多晶莫来石纤维50‑80份、改性红柱石9‑22份、二硼化钛2‑9份、氮化钛2‑12份；其中，所述改性红柱石的制备方法为按照重量比为8:1的比例称取红柱石和铝粉，搅拌混合均匀得混合粉，加入前述混合粉重量20%的酚醛树脂，在50‑100℃下固化处理，然后在1500‑1600℃保温烧结6‑8小时，再送入制粉机中粉碎至粒径为10‑30μm，然后加入等体积的改性剂混合均匀，采用喷雾干燥机进行干燥成型，然后在增氧燃气炉上经过脱水膨胀、高温烧结、表面熔融玻化、成球，经过风力清选分级得到10‑50μm的改性红柱石。

【技术特征摘要】
1.一种高稳定性陶瓷材料，其特征在于，包括以下按照重量份的原料：多晶莫来石纤维50-80份、改性红柱石9-22份、二硼化钛2-9份、氮化钛2-12份；其中，所述改性红柱石的制备方法为按照重量比为8:1的比例称取红柱石和铝粉，搅拌混合均匀得混合粉，加入前述混合粉重量20%的酚醛树脂，在50-100℃下固化处理，然后在1500-1600℃保温烧结6-8小时，再送入制粉机中粉碎至粒径为10-30μm，然后加入等体积的改性剂混合均匀，采用喷雾干燥机进行干燥成型，然后在增氧燃气炉上经过脱水膨胀、高温烧结、表面熔融玻化、成球，经过风力清选分级得到10-50μm的改性红柱石。2.根据权利要求1所述的高稳定性陶瓷材料，其特征在于，包括以下按照重量份的原料：多晶莫来石纤维60-75份、改性红柱石12-20份、二硼化钛4-8份、氮化钛5-10份。3.根据权利要求2所述的高稳定性陶瓷材料，其特征在于，包括以下按照重量份的原料：多晶莫来石纤维68份、改性红柱石16份、二硼化钛6份、氮化钛8份。4.根据权利要求1或2或3所述的高稳定性陶瓷材料，其特征在于，所述二硼化钛和氮化钛的粒度均为40-300目。5.根据权利要求1所述的高稳定性陶瓷材料，其特征在于，所述增氧燃气炉的操作条件为脱水膨胀温度800-900℃、高温烧结温度1200-1250℃、表面熔融温度1300-1350℃、成球温度1100-1200℃；所述改性剂为去离子水和碳酸钙按照重量比为100:1的比例混合而成。6.一种如权利要求1-5任一所述的高稳定性陶瓷材料的制备方法，其特征在于，步骤如下：1）按照重量份称取多晶莫来石纤维置于真空罐中，抽真空至30-80Pa，向真...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵丽敏，
申请(专利权)人：赵丽敏，
类型：发明
国别省市：湖北,42