一种氧化铝陶瓷复合材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种氧化铝陶瓷复合材料，由包括以下质量百分比的原料制备得到：72～97.9％氧化铝、0.1～5％石墨烯、1～10％氧化锆、0.5～3％烧结助剂和0.5～10％粘结剂。本发明专利技术提供的氧化铝陶瓷复合材料以氧化铝为基体，通过调整含量，使得石墨烯和氧化锆起到协同增韧的效果，从而提高了氧化铝陶瓷材料的韧性。实验结果表明，本发明专利技术提供的氧化铝陶瓷复合材料的抗弯强度为648～728MPa，断裂韧性为6.0～7.6MPa

【技术实现步骤摘要】
一种氧化铝陶瓷复合材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及陶瓷材料
，尤其涉及一种氧化铝陶瓷复合材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]氧化铝陶瓷材料具有高硬度、耐高温、抗腐蚀、耐磨损等特点，已广泛应用于机械、冶金、化工、医疗等各个领域，但其韧性较低，不仅影响使用寿命还限制了应用范围。
[0003]目前，氧化铝陶瓷材料的增韧主要是在氧化铝陶瓷材料中添加稀土氧化物，例如南京工业大学姚义俊等研究了稀土氧化物对氧化铝陶瓷性能的影响后认为，稀土氧化物的加入不仅降低了氧化铝陶瓷的烧结温度，还使得韧性得到了提高；再例如佳木斯大学张敬强等研究了稀土氧化物对陶瓷纤维结构和力学性能影响后认为，稀土氧化物的加入对材料显微结构和力学性能有较大的影响，增韧机制主要是裂纹桥联、分叉、偏转以及裂纹尖端的桥联和断裂过程中的晶粒拔出机制带来的增韧效应，其断裂韧性得到很大的提高。但是随着对氧化铝陶瓷材料使用环境的要求逐渐严苛，对于韧性的要求也越来越高，因此，提供具有高韧性的氧化铝陶瓷材料成为亟待解决的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种氧化铝陶瓷复合材料及其制备方法和应用。本专利技术提供的氧化铝陶瓷复合材料具备高韧性。
[0005]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0006]本专利技术提供了一种氧化铝陶瓷复合材料，由包括以下质量百分比的原料制备得到：72～97.9％氧化铝、0.1～5％石墨烯、1～10％氧化锆、0.5～3％烧结助剂和0.5～10％粘结剂。
[0007]优选地，由包括以下质量百分比的原料制备得到：75～95％氧化铝、0.5～4％石墨烯、3.5～8％氧化锆、0.5～3％烧结助剂和0.5～10％粘结剂。
[0008]优选地，由包括以下质量百分比的原料制备得到：80～90％氧化铝、1～2％石墨烯、4.5～6％氧化锆、1～2％烧结助剂和3.5～10％粘结剂。
[0009]优选地，所述氧化铝的粒径为100nm～3μm。
[0010]优选地，所述烧结助剂包括氧化钙、氧化镁、二氧化硅、氧化镧和二氧化钛中的至少一种。
[0011]优选地，所述粘结剂包括PVA和/或PVB。
[0012]本专利技术还提供了上述技术方案所述氧化铝陶瓷复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0013](1)将氧化铝、石墨烯、氧化锆、烧结助剂和粘结剂混合后进行球磨，得到混合物料；
[0014](2)将所述步骤(1)得到的混合物料依次进行压制和烧结，得到氧化铝陶瓷复合材
料。
[0015]优选地，所述步骤(1)中球磨的转速为400～500r/min，球磨的时间为1～1.5h。
[0016]优选地，所述步骤(2)中烧结的温度为1200～1500℃，烧结的时间为30～120min。
[0017]本专利技术还提供了上述技术方案所述氧化铝陶瓷复合材料或上述技术方案所述制备方法制备得到的氧化铝陶瓷复合材料在陶瓷过滤板中的应用。
[0018]本专利技术提供了一种氧化铝陶瓷复合材料，由包括以下质量百分比的原料制备得到：72～97.9％氧化铝、0.1～5％石墨烯、1～10％氧化锆、0.5～3％烧结助剂和0.5～10％粘结剂。本专利技术提供的氧化铝陶瓷复合材料以氧化铝为基体，通过调整含量，使得石墨烯和氧化锆起到协同增韧的效果，从而提高了氧化铝陶瓷材料的韧性。实验结果表明，本专利技术提供的氧化铝陶瓷复合材料的抗弯强度为648～728MPa，断裂韧性为6.0～7.6MPa
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具体实施方式
[0019]本专利技术提供了一种氧化铝陶瓷复合材料，由包括以下质量百分比的原料制备得到：72～97.9％氧化铝、0.1～5％石墨烯、1～10％氧化锆、0.5～3％烧结助剂和0.5～10％粘结剂。
[0020]以质量百分比计，本专利技术提供的氧化铝陶瓷复合材料的原料包括72～97.9％氧化铝，优选为75～95％，进一步优选为80～90％，更优选为85％。在本专利技术中，所述氧化铝的粒径优选为100nm～3μm，更优选为1～2μm。本专利技术对所述氧化铝的来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的市售产品即可。在本专利技术中，所述氧化铝为复合材料的基体。
[0021]以质量百分比计，本专利技术提供的氧化铝陶瓷复合材料的原料还包括0.1～5％石墨烯，优选为0.5～4％，进一步优选为1～2％，更优选为1.5％。在本专利技术中，所述石墨烯的厚度优选为1～5nm；所述石墨烯的直径优选为5～10μm。本专利技术对所述石墨烯的来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的市售产品即可。在本专利技术中，所述石墨烯能够与氧化锆协同增韧，从而提高氧化铝陶瓷复合材料的韧性。
[0022]以质量百分比计，本专利技术提供的氧化铝陶瓷复合材料的原料还包括1～10％氧化锆，优选为3.5～8％，进一步优选为4.5～6％，更优选为5～5.5％。在本专利技术中，所述氧化锆的粒径优选为80nm～1μm。本专利技术对所述氧化锆的来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的市售产品即可。在本专利技术中，所述氧化铝能够与石墨烯协同增韧，从而提高氧化铝陶瓷复合材料的韧性。
[0023]以质量百分比计，本专利技术提供的氧化铝陶瓷复合材料的原料还包括0.5～3％烧结助剂，优选为1～2％，更优选为1.5％。在本专利技术中，所述烧结助剂优选包括氧化钙、氧化镁、二氧化硅、氧化镧和二氧化钛中的至少一种，更优选为氧化镧；所述烧结助剂的粒度优选大于600目。本专利技术对所述烧结助剂的来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的市售产品即可。在本专利技术中，所述烧结助剂不仅能够降低烧结温度，还能够进一步提高氧化铝陶瓷复合材料的韧性。
[0024]以质量百分比计，本专利技术提供的氧化铝陶瓷复合材料的原料还包括0.5～10％粘结剂，优选为3.5～10％，更优选为5～8％。在本专利技术中，所述粘结剂优选包括PVA和/或PVB。本专利技术对所述粘结剂的来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的市售产品即可。在本专利技术中，所述粘结剂起到粘结作用。
[0025]本专利技术提供的氧化铝陶瓷复合材料以氧化铝为基体，通过调整含量，使得石墨烯和氧化锆起到协同增韧的效果，从而提高了氧化铝陶瓷材料的韧性。
[0026]本专利技术还提供了上述技术方案所述氧化铝陶瓷复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0027](1)将氧化铝、石墨烯、氧化锆、烧结助剂和粘结剂混合后进行球磨，得到混合物料；
[0028](2)将所述步骤(1)得到的混合物料依次进行压制和烧结，得到氧化铝陶瓷复合材料。
[0029]本专利技术将氧化铝、石墨烯、氧化锆、烧结助剂和粘结剂混合后进行球磨，得到混合物料。
[0030]本专利技术对所述氧化铝、石墨烯、氧化锆、烧结助剂和粘结剂混合的操作没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的制备混合物料的技术方案即可。
[0031]在本专利技术中，所述球磨优选在球磨机中进行，所述球磨的转速优选为400～500本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氧化铝陶瓷复合材料，由包括以下质量百分比的原料制备得到：72～97.9％氧化铝、0.1～5％石墨烯、1～10％氧化锆、0.5～3％烧结助剂和0.5～10％粘结剂。2.根据权利要求1所述的氧化铝陶瓷复合材料，其特征在于，由包括以下质量百分比的原料制备得到：75～95％氧化铝、0.5～4％石墨烯、3.5～8％氧化锆、0.5～3％烧结助剂和0.5～10％粘结剂。3.根据权利要求2所述的氧化铝陶瓷复合材料，其特征在于，由包括以下质量百分比的原料制备得到：80～90％氧化铝、1～2％石墨烯、4.5～6％氧化锆、1～2％烧结助剂和3.5～10％粘结剂。4.根据权利要求1～3任意一项所述的氧化铝陶瓷复合材料，其特征在于，所述氧化铝的粒径为100nm～3μm。5.根据权利要求1～3任意一项所述的氧化铝陶瓷复合材料，其特征在于，所述烧结助剂包括氧化钙、氧化镁、二氧化硅...

【专利技术属性】
技术研发人员：周心敏，
申请(专利权)人：湖北泉端新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：