一种具有仿叶脉状交叉层结构陶瓷材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种具有仿叶脉状交叉层结构陶瓷材料的制备方法，属于轻质高强微结构的陶瓷材料制备技术领域，包括如下步骤：室温下将微纳米颗粒加入到有机粘结剂的水溶液中，搅拌形成均匀的悬浊液；将悬浊液倒入冷冻模具中进行双向冷冻成型；模具底部进行了亲疏水改性；将经冷冻成型的陶瓷骨架进行冷冻干燥以去除溶剂；将干燥后的陶瓷骨架置于马弗炉中进行高温烧结，得到具有仿叶脉状层结构的轻质高强陶瓷材料。本发明专利技术通过双温度梯度和润湿性差异的多重控制，实现了具有独特的交叉层微结构陶瓷材料的制备，赋予了陶瓷材料更好的力学性能。能。能。

【技术实现步骤摘要】
一种具有仿叶脉状交叉层结构陶瓷材料的制备方法


[0001]本专利技术涉及轻质高强微结构的陶瓷材料制备
，尤其涉及一种具有仿叶脉状交叉层结构陶瓷材料的制备方法。

技术介绍

[0002]在航空航天、能源、国防等众多工程领域，对材料在高温、高速、高载荷条件下服役能力的要求越来越高，这就需要设计和制备具备轻质、高强、高韧、耐高温等多种优异性能的新型结构材料。陶瓷材料由于具有强度高、熔点高、热稳定性好、硬度大、耐磨等优点，有着广泛的应用前景。可控调节陶瓷材料的微结构，对材料性能提升具有重要的研究意义。
[0003]新型结构陶瓷材料的制备方法多种多样，如冰模板法、共挤压法、层层组装法和电泳沉积法等。在上述众多方法中，冰模板法是一种比较成熟地制备具有微结构陶瓷材料的实验方法，其中，双向冷冻法使得浆料在冰冻过程受到双向温度梯度(纵向和横向)的影响，从而得到具有片层取向更加规整的结构材料。然而，这些材料的内部陶瓷层通常是平行的，这使得结构对力学性能的提高仍然有限。相较于传统的平行层状结构，交叉层状结构可以更加有效的耗散材料所受的冲击力，减小应力集中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有仿叶脉状交叉层结构陶瓷材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：第一步，在室温下将有机粘结剂溶于水中，搅拌形成均匀的溶液；第二步，取第一步中得到的溶液，加入微纳米颗粒，在室温下搅拌，以形成均匀的悬浊液；第三步，将第二步中得到的悬浊液倒入底部具有楔体的模具中，且楔体表面经过亲疏水改性，在表面上产生浸润性差异；然后将该模具置于铜架上，铜架的下端浸没在液氮中，进行双向冷冻反应，得到冷冻试样；第四步，将第三步中得到的冷冻试样放入冷冻干燥机中，在
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40℃～
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60℃的低温下真空干燥40～60h，除去试样中的水得到具有交叉层状结构的前驱体试样；第五步，将第四步中得到的前驱体试样在温度1000～1800℃的马弗炉中煅烧2～4h，得到烧结样品，即为具有仿叶脉状交叉层结构陶瓷材料。2.根据权利要求1所述的一种具有仿叶脉状交叉层结构陶瓷材料的制备方法，其特征在于，第一步中，所述有机粘结剂采用水溶性有机聚合物，包括羧甲基纤维素钠、聚氨酯、聚乙烯醇、壳聚糖中的任意一种。3.根据权利要求2所述的一种具有仿叶脉状交叉层结构陶瓷材料的制备方法，其特征在于，所述有机粘结剂与水的重量比为1:5至1:80。4.根据权利要求1所述的一种具有仿叶脉状交叉层结构陶瓷材料的制备方法，其特征在于，第二步中，所述微纳米颗粒包括微纳米陶瓷颗粒或微纳米金属颗粒，其中，所述微纳米陶瓷颗粒为氧化铝、氧化锆、氮化硅、碳化硅中的任意一种或多种，微纳米陶瓷颗粒为30～500纳米，水悬浊液中微纳米陶瓷颗粒的质量百分比为5wt％～60wt％。5.根据权利要求1所述的一种具有仿叶脉状交叉层结构陶瓷材料的制备方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：岳永海，孙晓毅，李逢时，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：