一种抗摔陶瓷材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种抗摔陶瓷材料及其制备方法，涉及陶瓷材料技术领域，所述抗摔陶瓷材料的制备方法包括：将30

【技术实现步骤摘要】
一种抗摔陶瓷材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及陶瓷材料
，具体而言，涉及一种抗摔陶瓷材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]陶瓷材料具有许多十分优异的性能，如耐高温、耐腐蚀、高强度以及抗菌等，但其十分易碎，使得陶瓷制品在使用过程中往往由于碰撞和摔落产生损伤甚至破坏，使用可靠性不足，限制了其广泛的使用，因此，提高陶瓷材料的抗摔能力和使用可靠性一直是陶瓷材料研究及陶瓷产品生产中的重点关注问题，也是一个难题。
[0003]目前，仅有纤维增韧的陶瓷这一类陶瓷材料才具有良好的抗摔能力，由于陶瓷纤维高温性能稳定性不足，为避免纤维经高温处理时受到损伤，该类材料限于采用前驱体浸渍裂解或者，化学气相沉积等工艺，然而受前驱体原材料及陶瓷纤维种类少等限制，能生产的品类少；而且对制备工艺要求高，制备成本高、周期长，不适宜于大规模生产，也难以得到广泛的应用。因此，现有技术中除了纤维增韧的陶瓷材料之外，还未实现商品化的抗摔陶瓷及其器件的制备。
[0004]与纤维增韧陶瓷材料制备工艺不同，目前大批量产业化的陶瓷制品常采用陶瓷粉体为原料，经过粉末成型后再烧结的工艺，该工艺流程相对成熟，制备成本较低、周期短，适宜于大规模生产。然而，目前的可低成本制备的陶瓷产品抗摔能力差，难以保证从2米以上的高度跌落在大理石、陶瓷等硬度较高的地板上不损伤。

技术实现思路

[0005]本专利技术解决的问题是现有技术中可低成本制备的陶瓷产品抗摔能力差。
[0006]为解决上述问题，本专利技术提供一种抗摔陶瓷材料的制备方法，包括如下步骤：
[0007]步骤S1，将30
‑
80体积分数的陶瓷粉体、5
‑
50体积分数的陶瓷前驱体与1
‑
20体积分数的烧结助剂混合，形成第一混合粉体；
[0008]步骤S2，将步骤S1所述的第一混合粉体置于惰性气氛或第一还原气氛中进行热处理，得到第二混合粉体；
[0009]步骤S3，将所述第二混合粉体与醇类试剂混合，得到陶瓷浆料；
[0010]步骤S4，将氮化硼先驱体溶于去离子水中得到饱和溶液，并将所述饱和溶液加入到所述陶瓷浆料中，搅拌至混合后的陶瓷浆料中所述去离子水与所述醇类试剂的质量比为1:40
‑
1:20，经干燥后，得到第三混合粉体；
[0011]步骤S5,将所述第三混合粉体于第二还原气氛中进行热处理，得到改性陶瓷粉体；
[0012]步骤S6,将所述改性陶瓷粉体成型后进行烧结处理，得到抗摔陶瓷材料。
[0013]较佳地，步骤S1中所述陶瓷粉体包括氧化铝、氮化硅、碳化硅和氮化硼中的一种或几种。
[0014]较佳地，步骤S1中所述陶瓷前驱体包括铝溶胶、聚硅氮烷、聚硅氧烷和聚硅碳烷中的一种或几种。
[0015]较佳地，步骤S1中所述烧结助剂包括纳米稀土氧化物粉体、纳米氧化铝、纳米氧化硅以及含镁、钙、锶及钡元素的无机盐或氧化物中的一种或几种。
[0016]较佳地，步骤S2中，所述惰性气氛包括氩气或氮气，所述第一还原气氛包括氩气，或者，所述第一还原气氛包括氮气与10vol％氢气的混合气体。
[0017]较佳地，步骤S2中，所述热处理的过程包括：在650
‑
1400℃的温度下热处理30min以上。
[0018]较佳地，步骤S4中所述氮化硼先驱体包括含硼化合物，所述含硼化合物包括硼酸、四硼酸铵或五硼酸铵中的一种。
[0019]较佳地，步骤S5中，所述热处理的过程包括：在800
‑
1200℃的温度下热处理2
‑
10h。
[0020]较佳地，步骤S6中，所述烧结处理的过程包括：在1500
‑
2000℃的温度下常压烧结或气压烧结1
‑
4h。
[0021]本专利技术所述的抗摔陶瓷材料的制备方法相对于现有技术的优势在于：本专利技术通过将陶瓷前驱体与陶瓷粉体作为原料，在制备过程中原料间产生前驱体裂解、系列相变及与主晶相陶瓷粉体发生化学反应等系列化学变化，获得纳米级陶瓷粉体与微米级陶瓷粉体多相均匀混合的陶瓷抗摔材料，且陶瓷抗摔材料具有高长径比的微米级棒晶与高径厚比的纳米级片晶显微结构，且使得材料抗摔性能得到了显著提升,所制备的陶瓷抗摔材料和产品具有优异的“抗摔能力”，使用可靠性高。因此，本专利技术可以低成本、高效率、批量化制备出抗摔能力接近纤维增韧的陶瓷材料，替代常用的易碎陶瓷，将大大提高陶瓷产品的使用可靠性，可为航空航天领域、冶金工业领域及生活领域中的使用的陶瓷材料提高使用可靠性，具有十分巨大的应用价值和社会、经济效益。
[0022]为解决上述技术问题，本专利技术还提供一种抗摔陶瓷材料，基于所述的抗摔陶瓷材料的制备方法制备。
[0023]本专利技术所述的抗摔陶瓷材料与所述抗摔陶瓷材料的制备方法相对于现有技术的优势相同，在此不再赘述。
附图说明
[0024]图1为本专利技术实施例中抗摔陶瓷材料的制备方法流程图；
[0025]图2为本专利技术实施例中抗摔陶瓷材料的显微结构示意图；
[0026]图3为本专利技术对比例中抗摔陶瓷材料的显微结构示意图。
具体实施方式
[0027]需要说明的是，在本申请实施例的描述中，术语“一些具体的实施例”的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本专利技术的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0028]如图1所示，本专利技术实施例提供抗摔陶瓷材料的制备方法，包括如下步骤：
[0029]步骤S1，将30
‑
80体积分数的陶瓷粉体、5
‑
50体积分数的陶瓷前驱体与1
‑
20体积分数的烧结助剂混合，形成第一混合粉体；
[0030]步骤S2，将步骤S1所述的第一混合粉体置于惰性气氛或第一还原气氛中进行热处理，得到第二混合粉体；
[0031]步骤S3，将所述第二混合粉体与醇类试剂混合，得到陶瓷浆料；
[0032]步骤S4，将氮化硼先驱体溶于去离子水中得到饱和溶液，并将所述饱和溶液加入到所述陶瓷浆料中，搅拌至混合后的陶瓷浆料中所述去离子水与所述醇类试剂的质量比为1:40
‑
1:20，经干燥后，得到第三混合粉体；
[0033]步骤S5,将所述第三混合粉体于第二还原气氛中进行热处理，得到改性陶瓷粉体；
[0034]步骤S6,将所述改性陶瓷粉体成型后进行烧结处理，得到抗摔陶瓷材料。
[0035]由此，本实施例中的抗摔陶瓷材料的制备方法通过将陶瓷前驱体与陶瓷粉体作为原料，获得纳米级陶瓷粉体与微米级陶瓷粉体多相均匀混合的陶瓷抗摔材料，使得所制备的陶瓷材料和产品具有优异的“抗摔能力”，使用可靠性高。
[0036]需要说明的是，本实施例中在制本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抗摔陶瓷材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1，将30
‑
80体积分数的陶瓷粉体、5
‑
50体积分数的陶瓷前驱体与1
‑
20体积分数的烧结助剂混合，形成第一混合粉体；步骤S2，将步骤S1所述的第一混合粉体置于惰性气氛或第一还原气氛中进行热处理，得到第二混合粉体；步骤S3，将所述第二混合粉体与醇类试剂混合，得到陶瓷浆料；步骤S4，将氮化硼先驱体溶于去离子水中得到饱和溶液，并将所述饱和溶液加入到所述陶瓷浆料中，搅拌至混合后的陶瓷浆料中所述去离子水与所述醇类试剂的质量比为1:40
‑
1:20，经干燥后，得到第三混合粉体；步骤S5,将所述第三混合粉体于第二还原气氛中进行热处理，得到改性陶瓷粉体；步骤S6,将所述改性陶瓷粉体成型后进行烧结处理，得到抗摔陶瓷材料。2.根据权利要求1所述的抗摔陶瓷材料的制备方法，其特征在于，步骤S1中所述陶瓷粉体包括氧化铝、氮化硅、碳化硅和氮化硼中的一种或几种。3.根据权利要求1所述的抗摔陶瓷材料的制备方法，其特征在于，步骤S1中所述陶瓷前驱体包括铝溶胶、聚硅氮烷、聚硅氧烷和聚硅碳烷中的一种或几种。4.根据权利要求1所述的抗摔陶瓷材料的制备方法，其特征在于，步骤S1中所述烧结助剂包括纳米稀...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘强，叶枫，周玉，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：