一种无机微孔金属陶瓷材料及制备方法技术

本发明专利技术涉及建材建工无机微孔金属陶瓷材料技术技术领域，公开了一种无机微孔金属陶瓷材料，包括所述无机微孔金属陶瓷材料是由以重量计的下述组分组成：25－45wt％重量份的烧结助剂，55－75wt％重量份的TiC，2.1－3.5wt％重量份的金属Al粉，10－50wt％重量份的造孔剂，10－40wt％重量份的沥青基碳纤维。本发明专利技术操作简单，节省成本，可以提高微孔金属陶瓷材料的密度、抗折强度和抗压强度，致使可以延长其使用寿命的优点。用寿命的优点。用寿命的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种无机微孔金属陶瓷材料及制备方法


[0001]本专利技术涉及建材建工无机微孔金属陶瓷材料
，尤其涉及一种无机微孔金属陶瓷材料及制备方法。

技术介绍

[0002]建筑材料工业：指与建筑相关的材料、制品，随着建筑施工的工业化和科学技术的不断进步，轻型建筑材料和新型建筑材料工业的发展，已成为建材工业发展的趋势。到了80年代,工业发达国家的建筑业在内外墙和框架方面，普遍采用了无机微孔金属陶瓷材料、石膏板、石棉水泥板、硅钙板、泡沫塑料、玻璃棉和各种复合墙板等。
[0003]经检索，相关技术中，在公告号为CNCN104328321B的专利文件中公开了一种高强度金属陶瓷材料及其制备方法，所述的金属陶瓷材料包括二氧化锆25－40份、硅化钴23－32份、硅化镍19－35份、硼化铬8－14份、铁6－14份、钼4－7份、钨3－5份、石墨3－6份。所述的金属陶瓷材料的制备方法为：(1)将上述成分高速混合；(2)将混合均匀后的金属陶瓷原料用球磨机进行球磨；(3)球磨后将金属陶瓷粉末投入金属热压炉中进行热压，冷却后为高强度金属陶瓷材料。制备得到的金属陶瓷材料具有良好的维氏硬度和抗弯强度。
[0004]针对上述中的相关技术，专利技术人认为存在以下缺陷：
[0005]1、因此碳化物是一类具有特殊物理化学性能的材料，大多数是人工合成的，由于制备工艺复杂，需要的生产设备条件苛刻，目前工业上应用的碳化物的种类远少于氧化物，如CaC2、SiC、TiC、WC、BC、Mo2C、VC和ZrC等，同时各种碳化物的物理化学性能差别很大，能作为材料应用的就更少。

技术实现思路

[0006]为解决制备工艺复杂，需要的生产设备条件苛刻，目前工业上应用的碳化物的种类远少于氧化物，如CaC2、SiC、TiC、WC、BC、Mo2C、VC和ZrC等，同时各种碳化物的物理化学性能差别很大，能作为材料应用的就更少的技术问题，本专利技术提供一种无机微孔金属陶瓷材料及制备方法。
[0007]本专利技术采用以下技术方案实现：一种无机微孔金属陶瓷材料，包括：
[0008]所述无机微孔金属陶瓷材料是由以重量计的下述组分组成：
[0009]25－45wt％重量份的烧结助剂，55－75wt％重量份的TiC，2.1－3.5wt％重量份的金属Al粉，10－50wt％重量份的造孔剂，10－40wt％重量份的沥青基碳纤维。
[0010]作为上述方案的进一步改进，所述烧结助剂为MoSi2，所述造孔剂为NH4HCO3。
[0011]作为上述方案的进一步改进，所述金属Al粉的平均目数为200目。
[0012]作为上述方案的进一步改进，所述沥青基碳纤维的平均直径为7μm。
[0013]作为上述方案的进一步改进，一种制备权利要求1所述的无机微孔金属陶瓷材料制备方法，该方法包括如下的步骤：
[0014]S1.采用分析天平按照上述中的原料配比进行称量，精确度要达到0.1mg；
[0015]S2.加入约占混合料总质量的5％的胶水和15％的蒸馏水，随后将其放置到氧化铝球磨机中进行球磨，致使形成料浆，时间为30min；
[0016]S3.采用分析天平按照上述中的原料配比称取造孔剂，之后将其与料浆一起加入到混合机内进行均匀混合，时间为10min，完成后则形成配料；
[0017]S4.将配料放置到电阻炉中，以0.5K/min进行升温速率，升温至363K后，保温4h，致使排出配料中的造孔剂，从而形成微孔；
[0018]S5.将排出造孔剂配料封装到坩埚中，然后放入到硅钼棒高温加热炉内进行无压烧结，温度为1773－1863K，且完成后需要保温2小时，然后随炉冷却，进而得到微孔金属陶瓷材料。
[0019]作为上述方案的进一步改进，所述微孔金属陶瓷材料的性能包括容重、差热、热膨胀、显气孔率和力学性能，所述容重检测具体如下：
[0020]通过分析天平来对微孔金属陶瓷材料进行称量，然后称量微孔金属陶瓷材料在水中的重量，之后利用阿基米德排水法计算出该体积，再用质量除以体积得到密度，即容重，其公式如下：
[0021][0022]其中，G
a
和G
w
分别是微孔金属陶瓷材料在空气和水中的重量，而p
w
和p
g
分别是水和试样的密度，V
g
是微孔金属陶瓷材料所排掉水的体积，也就是试样的体积，g是重力加速度。
[0023]作为上述方案的进一步改进，所述差热检测具体如下：
[0024]将微孔金属陶瓷材料称重50mg，然后通过型号为PCR－1的差热仪以20K/min的升温速度进行分析。
[0025]作为上述方案的进一步改进，所述热膨胀检测具体如下：
[0026]将微孔金属陶瓷材料放置到自动抛光机上进行抛光，然后用丙酮溶解残余在微孔金属陶瓷材料上的粘接剂，之后用去离子水清洗干净，再用膨胀仪测试微孔金属陶瓷材料的热膨胀系数即可。
[0027]作为上述方案的进一步改进，所述显气孔率检测具体如下：
[0028]所述显气孔率采用煮沸法测试，将微孔金属陶瓷材料放在煮沸用器皿内，加入蒸馏水，使其浸入蒸馏水中，在电阻炉内煮沸2h,使微孔金属陶瓷材料内孔隙完全被水饱和，其显气孔率计算公式如下：
[0029][0030]其中，其中q为显气孔率,G1为干燥微孔金属陶瓷材料在空气中的质量，G2为被水饱和的微孔金属陶瓷材料在空气中的质量，G3为被水饱和的微孔金属陶瓷材料在水中的质量。
[0031]作为上述方案的进一步改进，所述力学性能检测具体如下：
[0032]对微孔金属陶瓷材料进行研磨抛光，然后采用三点弯曲法测定抗折强度σ
bb
，加载速度5mm/min，计算公式如下：
[0033]σ
bb＝3PL/2bd2
[0034]σ
c
＝P0/A
[0035]其中，P和P0为断裂载荷(N)，σ
bb
为抗折强度极限(N/m2)，所述σ
c
为抗压强度极限(N/m2)，所述A为受压面积(m2)。
[0036]相比现有技术，本专利技术的有益效果在于：
[0037]1、本专利技术利用MoSi2在1863K温度的蠕变性，能够将TiC粉料在1873K温度下烧结微孔金属陶瓷基复合材料，而微孔金属陶瓷基复合材料的相对密度、抗折强度和抗压强度随TiC含量均呈抛物线变化，当TiC含量为65wt％时,相对密度、抗折强度和抗压强度有最大值，热膨胀系数变化趋势先减后增；
[0038]2、本专利技术添加少量AI粉可以促进复合材料的烧结，使其相对密度、抗折强度和抗压强度有明显提高，当Al的含量为3.5wt％时，复合材料的相对密度、抗折强度和抗压强度有最大值。
附图说明
[0039]图1为为本专利技术碳化钛的示意图；
[0040]图2为本专利技术铝的示意图；
[0041]图3为本专利技术沥青基碳纤维的示意图。
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无机微孔金属陶瓷材料，其特征在于，包括所述无机微孔金属陶瓷材料是由以重量计的下述组分组成：25－45wt％重量份的烧结助剂，55－75wt％重量份的TiC，2.1－3.5wt％重量份的金属Al粉，10－50wt％重量份的造孔剂，10－40wt％重量份的沥青基碳纤维。2.如权利要求1所述的无机微孔金属陶瓷材料，其特征在于，所述烧结助剂为MoSi2，所述造孔剂为NH4HCO3。3.如权利要求1所述的无机微孔金属陶瓷材料，其特征在于，所述金属Al粉的平均目数为200目。4.如权利要求4所述的无机微孔金属陶瓷材料及制备方法，其特征在于，所述沥青基碳纤维的平均直径为7μm。5.一种制备权利要求1所述的无机微孔金属陶瓷材料制备方法，其特征在于该方法包括如下的步骤：S1.采用分析天平按照上述中的原料配比进行称量，精确度要达到0.1mg；S2.加入约占混合料总质量的5％的胶水和15％的蒸馏水，随后将其放置到氧化铝球磨机中进行球磨，致使形成料浆，时间为30min；S3.采用分析天平按照上述中的原料配比称取造孔剂，之后将其与料浆一起加入到混合机内进行均匀混合，时间为10min，完成后则形成配料；S4.将配料放置到电阻炉中，以0.5K/min进行升温速率，升温至363K后，保温4h，致使排出配料中的造孔剂，从而形成微孔；S5.将排出造孔剂配料封装到坩埚中，然后放入到硅钼棒高温加热炉内进行无压烧结，温度为1773－1863K，且完成后需要保温2小时，然后随炉冷却，进而得到微孔金属陶瓷材料。6.如权利要求5所述的无机微孔金属陶瓷材料制备方法，其特征在于，所述微孔金属陶瓷材料的性能包括容重、差热、热膨胀、显气孔率和力学性能，所述容重检测具体如下：通过分析天平来对微孔金属陶瓷材料进行称量，然后称量微孔金属陶瓷材料在水中的重量，之后利用阿基米德排水法计算出该体积，再用质量除以体积得到密度，即容重，其公式如下：其中，G
a
和G

【专利技术属性】
技术研发人员：陈绪高，梁东，
申请(专利权)人：南宁市武汉理工大学先进技术产业研究院，
类型：发明
国别省市：