一种层状结构的陶瓷材料制造技术

本发明专利技术提供了一种层状结构的陶瓷材料，属于陶瓷材料领域。包括层叠设置的陶瓷层和界面层。本发明专利技术通过界面层使相邻陶瓷层之间不连续地结合，高速冲击能量在陶瓷受冲击面形成压应力，本发明专利技术通过叠层陶瓷结构与弱界面(共烧结后的各陶瓷层之间形成弱结合界面)结合，可以有效阻隔、分散冲击波，防止冲击波集中造成的破坏，提高质量防护能力，且本发明专利技术的陶瓷层包括钛铁钴酸铋陶瓷材料，以钴离子代替部分铁离子，得到Bi7Fe3‑

【技术实现步骤摘要】
一种层状结构的陶瓷材料


[0001]本专利技术涉及陶瓷材料
，尤其涉及一种层状结构的陶瓷材料。

技术介绍

[0002]磁电效应是多铁性材料的一个重要应用。磁电效应是指磁、机械力、电三者之间的耦合效应，即，磁场可以改变电极化方向，电场可以调制磁化状态，具有磁电效应的多铁性材料备受关注，其不但可以用在铁电和磁性设备的研发上，而且由于其能利用磁电之间的耦合，为设备的设计和应用提供附加的自由度，从而在新兴的自旋电子学、多态信息存储、电驱动铁磁谐振器及磁调控压电传感器上表现出极为诱人的应用前景。
[0003]磁性陶瓷主要是指铁氧体陶瓷，铁氧体是以氧化铁和其他铁族或稀土族氧化物为主要成分的复合氧化物。铁氧体多属半导体，电阻率远大于一般金属磁性材料，具有涡流损失小的优点。从磁性陶瓷的性质及用途来看，可分为软磁、硬磁、旋磁、压磁磁泡、磁光及热敏等磁性陶瓷。
[0004]现有技术中的磁性陶瓷存在铁磁性和抗冲击性能不能兼顾的问题。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种层状结构的陶瓷材料。本专利技术制得的陶瓷材料兼顾铁磁性和抗冲击性能。
[0006]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：
[0007]本专利技术提供了一种层状结构的陶瓷材料，包括层叠设置的陶瓷层和界面层，所述陶瓷层包括钛铁钴酸铋陶瓷材料，所述界面层的材料采用能使相邻陶瓷层之间不连续地结合。
[0008]优选地，所述钛铁钴酸铋陶瓷材料的化学式为Bi7Fe3‑
x<br/>Co
x
Ti3O
21
，其中，0&lt;x&lt;3。
[0009]优选地，所述钛铁钴酸铋陶瓷材料由包括以下步骤的方法制得：
[0010]将钛酸正丁酯、含铋化合物、含铁化合物、含钴化合物和络合剂在酸液中混合，得到混合溶液；
[0011]将所述混合溶液依次进行蒸干和预烧，得到前驱体；
[0012]将所述前驱体依次进行压片成型和烧结，得到所述钛铁钴酸铋陶瓷材料。
[0013]优选地，所述络合剂为乙二胺四乙酸和柠檬酸。
[0014]优选地，所述预烧的温度为650～800℃，时间为1～3h。
[0015]优选地，所述烧结的温度为870～890℃，时间为1～10h。
[0016]优选地，所述陶瓷层的厚度为1～15mm。
[0017]优选地，所述界面层的材料包括纸片、塑料膜、石墨烯、碳纳米管、碳纤维、碳化硅纤维、碳化硅晶须、氧化铝纤维、玻璃纤维和石棉中的一种或多种。
[0018]优选地，所述界面层的厚度为0.02～1mm。
[0019]优选地，所述界面层占陶瓷层的面积比为10％～90％。
[0020]本专利技术提供了一种层状结构的陶瓷材料，包括层叠设置的陶瓷层和界面层，所述陶瓷层包括钛铁钴酸铋陶瓷材料，所述界面层的材料采用能使相邻陶瓷层之间不连续地结合。
[0021]本专利技术与现有技术相比，具有如下有益效果：
[0022]本专利技术的陶瓷材料，通过界面层使相邻陶瓷层之间不连续地结合，高速冲击能量在陶瓷受冲击面形成压应力，并以冲击波的形式在陶瓷结构内部传递至反面形成张应力，由于陶瓷材料具有抗压强度高但抗拉强度低的特点，冲击波形成的张应力破坏陶瓷结构，避免了采用均质块体陶瓷材料，冲击波能量完整传递直至陶瓷均质块体反面，引起整体破碎的问题；本专利技术通过叠层陶瓷结构与弱界面(共烧结后的各陶瓷层之间形成弱结合界面)结合，可以有效阻隔、分散冲击波，防止冲击波集中造成的破坏，提高质量防护能力，且本专利技术的陶瓷层包括钛铁钴酸铋陶瓷材料，以钴离子代替部分铁离子，得到Bi7Fe3‑
x
Co
x
Ti3O
21
层状Aurivillius型多铁氧化物陶瓷，其结构为两个铋氧层((Bi2O2)
2+
)之间夹着钛氧(Ti
‑
O)八面体、铁氧(Fe
‑
O)八面体和钴氧(Co
‑
O)八面体，其中，由于铁钴原子结构相近，部分钴离子替换部分铁离子的位置后，Fe
‑
O八面体和Co
‑
O八面体排列相对较为有序，局部可以产生Fe
‑
O
‑
Co之间的耦合，从而能够改善陶瓷材料的铁电性和铁磁性。实施例的数据表明，本专利技术提供的陶瓷材料兼顾铁磁性和抗冲击性能。
具体实施方式
[0023]本专利技术提供了一种层状结构的陶瓷材料，包括层叠设置的陶瓷层和界面层，所述陶瓷层包括钛铁钴酸铋陶瓷材料，所述界面层的材料采用能使相邻陶瓷层之间不连续地结合。
[0024]在本专利技术中，所述钛铁钴酸铋陶瓷材料的化学式优选为Bi7Fe3‑
x
Co
x
Ti3O
21
，其中，0&lt;x&lt;3。
[0025]在本专利技术中，所述x优选为0.5≤x≤2。
[0026]在本专利技术中，所述钛铁钴酸铋陶瓷材料优选由包括以下步骤的方法制得：
[0027]将钛酸正丁酯、含铋化合物、含铁化合物、含钴化合物和络合剂在酸液中混合，得到混合溶液；
[0028]将所述混合溶液依次进行蒸干和预烧，得到前驱体；
[0029]将所述前驱体依次进行压片成型和烧结，得到所述钛铁钴酸铋陶瓷材料。
[0030]在本专利技术中，所述络合剂优选为乙二胺四乙酸和柠檬酸，所述乙二胺四乙酸(EDTA)和柠檬酸一方面能够形成网状高分子，稳定金属离子，另一方面在后续烧结过程中可以作为助燃剂，提高燃烧产热量，进而降低了钛铁钴酸铋陶瓷材料的制备温度。另外，本专利技术以乙二胺四乙酸(EDTA)为络合剂，避免了过量硝酸与诸如乙二醇之类的络合剂反应生成草酸，从而避免了草酸与金属离子形成难溶性盐类而从混合溶液中沉淀出来。在本专利技术中，所述络合剂与钛酸正丁酯的质量比优选为25～45:5～10，更优选为30～40:6～8。当络合剂EDTA和柠檬酸时，所述EDTA、柠檬酸和钛酸正丁酯的质量比优选为10～25:10～25:5～10，更优选为15～20:10～20:6～8。
[0031]在本专利技术中，所述预烧的温度优选为650～800℃，更优选为680～770℃，最优选为700～760℃，时间优选为1～3h，更优选为1.5～2.5h。在本专利技术中，在预烧过程中，粉体中的
有机盐或有机盐与金属酸盐的混合物在加热时发生强烈的氧化还原反应，燃烧产生大量气体，进而获得高比表面积的粉体，缩短了反应时间，降低了反应温度，提高了反应效率。
[0032]在本专利技术中，为了防止金属离子从混合溶液中析出，在对混合溶液进行蒸干之前，优选将其pH值调节至中性，即使用碱性化合物将所述混合溶液调节至中性。在本专利技术中，所述碱性化合物优选为氨水。
[0033]在本专利技术中，所述烧结的温度优选为870～890℃，时间优选为1～10h。
[0034]在本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种层状结构的陶瓷材料，其特征在于，包括层叠设置的陶瓷层和界面层，所述陶瓷层包括钛铁钴酸铋陶瓷材料，所述界面层的材料采用能使相邻陶瓷层之间不连续地结合。2.根据权利要求1所述的陶瓷材料，其特征在于，所述钛铁钴酸铋陶瓷材料的化学式为Bi7Fe3‑
x
Co
x
Ti3O
21
，其中，0&lt;x&lt;3。3.根据权利要求2所述的陶瓷材料，其特征在于，所述钛铁钴酸铋陶瓷材料由包括以下步骤的方法制得：将钛酸正丁酯、含铋化合物、含铁化合物、含钴化合物和络合剂在酸液中混合，得到混合溶液；将所述混合溶液依次进行蒸干和预烧，得到前驱体；将所述前驱体依次进行压片成型和烧结，得到所述钛铁钴酸铋陶瓷材料。4.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾小锋，谭皓文，谭庆文，汤娜，姜杰英，
申请(专利权)人：衡阳凯新特种材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：