一种蓝晶石/氧化铝预应力陶瓷及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种蓝晶石/氧化铝预应力陶瓷及其制备方法，包括以下步骤：将蓝晶石粉或者蓝晶石粉与氧化铝粉的混合料，与去离子水、分散剂和粘结剂混合，并球磨，制得涂层浆料；将所述涂层浆料涂覆于氧化铝基体表面，并干燥处理；干燥后放入高温炉，进行无压烧结，得到蓝晶石/氧化铝预应力陶瓷。本发明专利技术利用涂层法在氧化铝基体表层均匀地涂覆含有蓝晶石的涂层，利用氧化铝基体与含有蓝晶石的涂层烧结收缩率的差异，收缩率较低的涂层在升温过程中对氧化铝基体产生预应力，使得蓝晶石/氧化铝预应力陶瓷不仅具有很好的界面结合，而且致密度高，从而获得高强度的蓝晶石/氧化铝预应力陶瓷。从而获得高强度的蓝晶石/氧化铝预应力陶瓷。从而获得高强度的蓝晶石/氧化铝预应力陶瓷。

【技术实现步骤摘要】
一种蓝晶石/氧化铝预应力陶瓷及其制备方法


[0001]本专利技术涉及陶瓷材料
，尤其涉及一种蓝晶石/氧化铝预应力陶瓷及其制备方法。

技术介绍

[0002]陶瓷材料具有较高的硬度、良好的耐磨性和耐腐蚀性，以及优异的高温力学性能等优点，而被广泛应用于航天航空、机械化工、能源环保、国防通讯等领域。但其本征脆性以及对缺陷敏感的缺点，致使陶瓷材料在使用过程中容易发生灾难性破坏，从而极大地限制了陶瓷材料的工程应用。为解决这一问题，提高陶瓷材料的强度和损伤容限是关键。
[0003]为提高陶瓷材料的强度和损伤容限，通常采用方法有细化晶粒、高密度及高纯化、引入增强体和预应力增强。其中预应力增强技术是一种简单而又经济的手段，不受材料尺寸和形状的限制，适用于工业化生产。目前利用涂层法在陶瓷材料表层引入预应力的方法已有报道，例如：ZL201811371056.2利用骨料和粘结剂制得的涂层浆料对建筑陶瓷胚体的表面进行全包覆，进而提高了建筑陶瓷制品的强度和性能。ZL201811421796.2公开了通过优化涂层原料的配比，制得涂层材料；并利用涂层法，制得高强度日用陶瓷。专利申请号为201910281881.1的公开文件也是通过涂层法在陶瓷基板表层包覆膨胀系数低于基体材料膨胀系数的涂层，通过同温共烧后获得高强度的预应力陶瓷。综上，利用涂层法制备高强度的预应力陶瓷是可行的。且上述几种专利均是通过基体与涂层的热膨胀系数差异，在降温过程中产生预应力，从而提高了材料的强度和性能。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种高强度蓝晶石/氧化铝预应力陶瓷及其制备方法，旨在制备高强度的氧化铝陶瓷，扩大其应用领域。本专利技术提出用蓝晶石提高氧化铝陶瓷的强度的预应力设计为首次，并证明效果良好。
[0005]本专利技术的技术方案如下：
[0006]一种蓝晶石/氧化铝预应力陶瓷的制备方法，其中，包括以下步骤：
[0007]将蓝晶石粉或者蓝晶石粉与氧化铝粉的混合料，与去离子水、分散剂和粘结剂混合，并球磨，制得涂层浆料；
[0008]将所述涂层浆料涂覆于氧化铝基体表面，并干燥处理；
[0009]干燥后放入高温炉，进行无压烧结，得到蓝晶石/氧化铝预应力陶瓷。
[0010]可选地，所述球磨的条件为：球料比为5:1～15:1，转速为100～200r/min，球磨时间为2～24小时。
[0011]可选地，所述氧化铝基体的制备方法，包括以下步骤：
[0012]将氧化铝粉进行模压成型，将成型后的坯体进行冷等静压处理，得到素坯；
[0013]将所述素坯放在高温炉中进行预烧后，切割成预定尺寸的氧化铝基体。
[0014]可选地，所述将所述涂层浆料涂覆于氧化铝基体表面的步骤，具体包括：采用浸渍
法，将氧化铝基体置于涂层浆料中进行浸渍蘸料。
[0015]可选地，所述无压烧结的温度为1450～1550℃，所述无压烧结的时间为0.5～3小时。
[0016]可选地，以升温速率1～5℃/min升温至1450～1550℃，保温0.5～3小时，然后以降温速率1～5℃/min降温至800℃后，随炉冷却。
[0017]可选地，所述制备方法包括以下步骤：
[0018]将蓝晶石粉与氧化铝粉按照不同的质量比进行混合，分别与去离子水、分散剂和粘结剂混合，并球磨，制得涂层浆料；
[0019]将氧化铝基体置于涂层浆料中进行浸渍蘸料，所述浸渍蘸料的顺序按照蓝晶石粉含量由少到多的涂层浆料依次蘸料，并干燥处理；
[0020]干燥后放入高温炉，进行无压烧结，得到所述蓝晶石/氧化铝预应力陶瓷。
[0021]可选地，每种涂层浆料中浸泡1～10min，每种涂层浆料中浸渍蘸料1～10次。
[0022]可选地，将蓝晶石粉与氧化铝粉按照质量比3:7、5:5、8:2分别进行混合。
[0023]一种蓝晶石/氧化铝预应力陶瓷，其中，采用本专利技术所述的蓝晶石/氧化铝预应力陶瓷的制备方法制备得到。
[0024]有益效果：本专利技术利用涂层法在氧化铝基体表层均匀地涂覆含有蓝晶石的涂层，利用氧化铝基体与含有蓝晶石的涂层烧结收缩率的差异，收缩率较低的涂层在升温过程中对氧化铝基体产生预应力，进而获得高强度的蓝晶石/氧化铝预应力陶瓷。
附图说明
[0025]图1为实施例1制得的蓝晶石/氧化铝预应力陶瓷的结构示意图。
具体实施方式
[0026]本专利技术提供一种蓝晶石/氧化铝预应力陶瓷及其制备方法，为使本专利技术的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本专利技术进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0027]本专利技术实施例提供一种蓝晶石/氧化铝预应力陶瓷的制备方法，其中，包括以下步骤：
[0028]S10、将蓝晶石粉或者蓝晶石粉与氧化铝粉的混合料，与去离子水、分散剂和粘结剂混合，并球磨，制得涂层浆料；
[0029]S20、将所述涂层浆料涂覆于氧化铝基体表面，并干燥处理；
[0030]S30、干燥后放入高温炉，进行无压烧结，得到蓝晶石/氧化铝预应力陶瓷。
[0031]本实施例利用涂层法在氧化铝基体表层均匀地涂覆含有蓝晶石的涂层，通过同温共烧，利用氧化铝基体与含有蓝晶石的涂层烧结收缩率的差异，收缩率较低的涂层在升温过程中对氧化铝基体产生预应力，使得蓝晶石/氧化铝预应力陶瓷不仅具有很好的界面结合，而且致密度高，从而获得高强度的蓝晶石/氧化铝预应力陶瓷(即由氧化铝基体和形成于所述氧化铝基体表面的含有蓝晶石的涂层组成)。与相同工艺下制备的纯氧化铝陶瓷相比，本实施例制得的蓝晶石/氧化铝预应力陶瓷强度最高可以提升50～60％。
[0032]步骤S10中，一种实施方式可以为：将蓝晶石粉、去离子水、分散剂和粘结剂混合，
并球磨，制得所述涂层浆料。采用该涂层浆料，最终获得的蓝晶石/氧化铝预应力陶瓷的涂层中仅含有蓝晶石。
[0033]另一种实施方式可以为：将蓝晶石粉、氧化铝粉、去离子水、分散剂和粘结剂混合，并球磨，制得所述涂层浆料。采用该涂层浆料，最终获得的蓝晶石/氧化铝预应力陶瓷的涂层中同时含有蓝晶石和氧化铝。
[0034]其中，所述蓝晶石粉与氧化铝粉的质量比可以为3：7至100：0。
[0035]在一种实施方式中，所述分散剂可以为聚丙烯酸类阴离子型聚合物，如：聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸和其铵盐。
[0036]在一种实施方式中，所述粘结剂可以为PVA、聚丙烯酸胺盐、丙烯酸乳液和聚乙烯醇等。
[0037]在一种实施方式中，所述球磨的条件为：球料比为5:1～15:1，转速为100～200r/min，球磨时间为2～24小时。
[0038]步骤S20中，在一种实施方式中，所述氧化铝基体的制备方法，包括以下步骤：
[0039]将氧化铝粉进行模压成型，将成型后的坯体进行冷等静压处理，得到素坯；
[0040]将所述素坯放在高温炉(如马弗炉)中进行预烧后本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种蓝晶石/氧化铝预应力陶瓷的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将蓝晶石粉或者蓝晶石粉与氧化铝粉的混合料，与去离子水、分散剂和粘结剂混合，并球磨，制得涂层浆料；将所述涂层浆料涂覆于氧化铝基体表面，并干燥处理；干燥后放入高温炉，进行无压烧结，得到蓝晶石/氧化铝预应力陶瓷。2.根据权利要求1所述的蓝晶石/氧化铝预应力陶瓷的制备方法，其特征在于，所述球磨的条件为：球料比为5:1～15:1，转速为100～200r/min，球磨时间为2～24小时。3.根据权利要求1所述的蓝晶石/氧化铝预应力陶瓷的制备方法，其特征在于，所述氧化铝基体的制备方法，包括以下步骤：将氧化铝粉进行模压成型，将成型后的坯体进行冷等静压处理，得到素坯；将所述素坯放在高温炉中进行预烧后，切割成预定尺寸的氧化铝基体。4.根据权利要求1所述的蓝晶石/氧化铝预应力陶瓷的制备方法，其特征在于，所述将所述涂层浆料涂覆于氧化铝基体表面的步骤，具体包括：采用浸渍法，将氧化铝基体置于涂层浆料中进行浸渍蘸料。5.根据权利要求1所述的蓝晶石/氧化铝预应力陶瓷的制备方法，其特征在于，所述无压烧结的温度为1450～1550℃，所述无压烧结的时间为0.5...

【专利技术属性】
技术研发人员：包亦望，李海燕，万德田，旷峰华，
申请(专利权)人：包亦望，
类型：发明
国别省市：