一种高韧性氧化铝薄片的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种高韧性氧化铝薄片的制备方法，包括如下步骤：将氧化锆粉体、氧化铝粉体、粘接剂和铝镍锆合金粉混合后进行干压，得到生坯；将生坯在惰性气氛下排胶后在惰性气氛下升温至700

【技术实现步骤摘要】
一种高韧性氧化铝薄片的制备方法


[0001]本专利技术涉及一种氧化铝陶瓷薄片的制备方法，属于陶瓷传感器领域。

技术介绍

[0002]压力传感器(Pressure Transducer)是能感受压力信号，并能按照一定的规律将压力信号转换成可用的输出的电信号的器件或装置。压力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器，其广泛应用于各种工业自控环境，例如水利水电、铁路交通、智能建筑、生产自控、航空航天、军工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道等众多行业。
[0003]压力传感器通常由压力敏感元件和信号处理单元组成。由于压力传感器需要能承受一定的压力，因此，压力传感器中的压力敏感元件需要具有一定的抗冲击性。
[0004]目前，常采用氧化铝薄片来制备压力传感器中的压力敏感元件。但常规的96氧化铝陶瓷的弹性模量较大、韧性较低，在突然遇到较大压力时，其抗冲击性较差，这会对传感器的灵敏度和寿命有负面影响。因此，如何提高氧化铝陶瓷的抗冲击性是一个亟待解决的问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种高韧性、高抗冲击性的氧化铝陶瓷薄片的制备方法。
[0006]本专利技术通过如下技术方案实现：一种氧化铝陶瓷薄片的制备方法，包括如下步骤：将氧化锆粉体、氧化铝粉体、粘接剂和铝镍锆合金粉混合后进行干压，得到生坯；将生坯在惰性气氛下排胶后在惰性气氛下升温至700
‑
750℃后在氧化性气氛下升温至1450～1520℃后保温，即得。
[0007]所述氧化铝粉体的纯度大于或等于96％；所述氧化铝粉体的平均粒径D50为1～2μm。
[0008]所述氧化锆粉体的加入量为所述氧化铝粉体加入量的0.15
‑
0.2wt%。
[0009]所述氧化锆粉体的平均粒径D50为0 .1～0 .2μm。
[0010]所述铝镍锆合金粉的加入量为所述氧化铝粉体加入量的1.5
‑
2wt%。
[0011]所述铝镍锆合金粉的平均粒径D50为0 .1～0 .2μm。
[0012]所述保温的时间为30
‑
60min。
[0013]所述粘接剂包括聚乙烯醇、羟甲基纤维素、羟乙基纤维素中的至少一种；所述粘接剂的添加量为氧化铝质量的5～10％；所述铝镍锆合金粉中包括5
‑
6wt%的镍和4
‑
6wt%的锆，其余为铝。
[0014]所述惰性气氛包括氩气或氦气；所述氧化性气氛包括空气。
[0015]所述干压的压力为10
‑
30MPa；所述排胶的温度为300
‑
350℃；
所述排胶的时间为1
‑
2h。
[0016]所述氧化铝陶瓷薄片的体积密度大于或等于3.75g/cm3；所述氧化铝陶瓷薄片的弹性模量大于或等于320GPa；所述氧化铝陶瓷薄片的抗折强度大于或等于370MPa；所述氧化铝陶瓷薄片的体积电阻率大于或等于9.4
×
10
14
Ω.cm。
[0017]相对于现有技术，本专利技术有益效果如下：本专利技术提供的方法采用的方法简单，制备到得的氧化铝陶瓷的晶界交汇处存在氧化锆增强，因此其抗冲击性能高，且韧性高。
附图说明
[0018]图1示出了实施例1制备得到的氧化铝陶瓷薄片的SEM照片；图2示出了实施例1制备得到的氧化铝陶瓷薄片的晶界的放大SEM照片。
具体实施方式
[0019]本专利技术提供了一种氧化铝陶瓷薄片的制备方法，具体包括如下步骤：将氧化锆粉体、氧化铝粉体、粘接剂和铝镍锆合金粉混合后进行干压，得到生坯；将生坯在惰性气氛下排胶后在惰性气氛下升温至700
‑
750℃，使铝镍锆合金粉液化。由于金属与陶瓷之间的湿润性较差，因此，液态的铝镍锆合金会向氧化铝粉体之间的空隙移动，然后通入氧化性气氛，使金属氧化并升温至1450～1520℃后保温，使原料烧结，从而烧结后的氧化铝薄片的晶界的交汇处会存在氧化锆。众所周知，陶瓷在受到冲击发生沿晶断裂时，其裂纹扩展的路径是沿着晶界的方向，这主要是由于晶界处有大量的脆性相或者是硬度较高的杂质粒子，会在晶界处形成缺陷，使其强度下降从而形成裂纹，并沿着强度较低的方向进行扩展。而陶瓷晶界的交汇处强度最弱。由于本专利技术提供的方法制备得到氧化铝薄片的晶界交汇处会存在氧化锆，而氧化锆会在氧化铝薄片在受到冲击时限制氧化铝晶界滑移和孔穴、蠕变的发生，从而使氧化铝晶界增强，耐冲击力提升。
[0020]具体的，所述氧化铝粉体的纯度大于或等于96％。所述氧化铝粉体的纯度过低时，制备得到的氧化薄片的强度较差。优选的，所述氧化铝粉体的平均粒径D50为1～2μm。氧化铝粉体原料的粒径越小，其力学性能越好。通常当氧化铝粉体原料的粒径在纳米级时，可得到抗弯强度大于400MPa的氧化铝薄片。而本专利技术提供的方法由于对晶界进行了补强，因此当氧化铝粉体的平均粒径在微米级时，也可得到抗弯强度大于400MPa的氧化铝薄片。
[0021]具体的，所述氧化锆粉体的加入量为所述氧化铝粉体加入量的0.15
‑
0.2wt%。优选的，所述氧化锆粉体的平均粒径D50为0 .1～0 .2μm。
[0022]具体的，所述铝镍锆合金粉的加入量为所述氧化铝粉体加入量的1.5
‑
2wt%。合金加入量大于1.5wt%时能起到更好的增强效果。合金加入过多，在烧结过程中，合金液相会从坯体中析出。同时，若单独只采用铝锆合金由于其润湿性较铝镍锆合金差，因此更易于从坯体中析出。同时，铝锆合金的液化温度更高，因此，生产成本也会更高。优选的，所述铝镍锆合金粉的平均粒径D50为0 .1～0 .2μm。过大的粒径铝镍锆合金难于与氧化铝粉体混合均匀，过小的粒径易团聚，会增加生产成本。
[0023]具体的，在烧结时，所述保温的时间为30
‑
60min。
[0024]具体的，所述粘接剂包括聚乙烯醇、羟甲基纤维素、羟乙基纤维素中的至少一种；也可以采用其他类型的粘结剂。所述粘接剂的添加量为氧化铝质量的5～10％。
[0025]具体的，所述铝镍锆合金粉中包括5
‑
6wt%的镍和4
‑
6wt%的锆，其余为铝。镍含量过高会降低氧化铝薄片的强度。镍含量过低，则合金的液化温度会升高，同时合金与氧化铝的润湿性变差，易于从坯体中析出。
[0026]具体的，所述惰性气氛为不与原料发生反应的氩气或氦气，也可以是其他第0族的气体。
[0027]具体的，所述氧化性气氛包括空气也包括氧气等可使金属氧化生成氧化物的气体。
[0028]具体的，所述干压的压力为10
‑
30MPa；所述排胶的温度为300
‑
350℃；所述排胶的时间为1
‑
2h。
[0029]本专利技术制备得到的氧化铝陶瓷薄片的体积密度大于或等于3.75g/cm3；弹性模量大于或等于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高韧性氧化铝薄片的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将氧化锆粉体、氧化铝粉体、粘接剂和铝镍锆合金粉混合后进行干压，得到生坯；将生坯在惰性气氛下排胶后在惰性气氛下升温至700
‑
750℃后在氧化性气氛下升温至1450～1520℃后保温，即得。2.如权利要求1所述的高韧性氧化铝薄片的制备方法，其特征在于：所述氧化铝粉体的纯度大于或等于96％；所述氧化铝粉体的平均粒径D50为1～2μm。3.如权利要求1所述的高韧性氧化铝薄片的制备方法，其特征在于：所述氧化锆粉体的加入量为所述氧化铝粉体加入量的0.15
‑
0.2wt%；所述氧化锆粉体的平均粒径D50为0 .1～0 .2μm。4.如权利要求1所述的高韧性氧化铝薄片的制备方法，其特征在于：所述铝镍锆合金粉的加入量为所述氧化铝粉体加入量的1.5
‑
2wt%；所述铝镍锆合金粉的平均粒径D50为0 .1～0 .2μm。5.如权利要求1所述的高韧性氧化铝薄片的制备方法，其特征在于：所述保温的时间为30
‑
60min。6.如权利要求1所述的高韧性氧化铝薄片的制备方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨斌，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：