一种用于热学量传感器的氧化铝陶瓷材料制造技术

本发明专利技术涉及陶瓷材料领域，具体为一种用于热学量传感器的氧化铝陶瓷材料，以重量份数计，包括以下原料：钛溶胶包覆氧化铝粉体60

【技术实现步骤摘要】
一种用于热学量传感器的氧化铝陶瓷材料


[0001]本专利技术涉及陶瓷材料领域，具体为一种用于热学量传感器的氧化铝陶瓷材料。

技术介绍

[0002]热学量传感器种类多样，包括但不限于热流传感器、温度计、温度传感器、全辐射高温计等，作为测量热传递(热流密度或热通量)的基本工具，在许多领域被广泛应用。
[0003]航空航天领域的热学量传感器必须经受严苛恶劣环境的考研，尤其是反复的高低温交替，一般热学量传感器的塑料外壳无法承受反复交替的冷热冲击，容易开裂，而金属外壳由于热胀冷缩也很容易变脆，氧化铝陶瓷具有较高的硬度和良好的机械性能，热膨胀系数低，常被用于制作电子元器件的基板或壳体，是制作热学量传感器的外壳的理想材料，但是氧化铝陶瓷较差的热震性制约了其在航空航天领域的使用。

技术实现思路

[0004]专利技术目的：针对上述技术问题，本专利技术提出了一种用于热学量传感器的氧化铝陶瓷材料。
[0005]所采用的技术方案如下：
[0006]一种用于热学量传感器的氧化铝陶瓷材料，以重量份数计，包括以下原料：
[0007]钛溶胶包覆氧化铝粉体60
‑
80份、纳米二氧化硅20
‑
30份、氧化石墨烯0.1
‑
0.5份、钇铝石榴石预制粉体10
‑
20份、稀土氧化物2
‑
5份、烧结助剂1
‑
3份。
[0008]进一步地，所述氧化铝陶瓷材料，以重量份数计，包括以下原料：
[0009]钛溶胶包覆氧化铝粉体75份、纳米二氧化硅25份、氧化石墨烯0.25份、钇铝石榴石预制粉体18份、稀土氧化物3份、烧结助剂1份。
[0010]进一步地，所述钛溶胶包覆氧化铝粉体的制备方法如下：
[0011]将钛酸丁酯、乙酰丙酮和第一份数的无水乙醇混合均匀后，升温至60
‑
70℃，再逐滴加入由水、浓盐酸和第二份数的无水乙醇组成的混合物，继续搅拌至反应体系由无色透明液体逐渐变为浅黄绿色的溶胶，将氧化铝粉体与所述溶胶混合球磨后干燥即可。
[0012]进一步地，球磨时加入乙酸。
[0013]进一步地，所述钇铝石榴石预制粉体的制备方法如下：
[0014]将硝酸钇、硝酸铝和柠檬酸加入到由水、无水乙醇组成的混合溶剂中，搅拌升温至65
‑
75℃保温1
‑
3h后升温至85
‑
95℃，继续搅拌使溶剂蒸发得到凝胶，将所述凝胶转移至200
‑
250℃的马弗炉中燃烧，所得产物研磨后升温至750
‑
850℃预烧1
‑
2h即可。
[0015]进一步地，所述硝酸钇和硝酸铝的物质的量之和与柠檬酸的物质的量之比为1：0.6
‑
1。
[0016]进一步地，所述稀土氧化物为氧化镧、氧化铈、氧化钐、氧化钕、氧化钇中的任意一种或多种组合，优选为氧化镧和氧化钕，所述氧化镧和氧化钕的重量比为1
‑
5：1
‑
5。
[0017]进一步地，所述烧结助剂包括三氟化铝、氧化钒和碳酸锂，所述三氟化铝、氧化钒
和碳酸锂的重量比为4
‑
8：4
‑
8：0.5
‑
2。
[0018]本专利技术还提供了一种氧化铝陶瓷材料的制备方法：
[0019]将钛溶胶包覆氧化铝粉体、纳米二氧化硅、氧化石墨烯、钇铝石榴石预制粉体、稀土氧化物、烧结助剂混合球磨后造粒，冷等静压成型后得到坯体，将所述坯体在氨气气氛下一段升温至800
‑
900℃，保温烧结3
‑
5h后，用空气置换氨气再二段升温至1600
‑
1700℃保温烧结2
‑
4h。
[0020]进一步地，一段升温的速度为10
‑
30℃/min，二段升温的速度为1
‑
5℃/min。
[0021]本专利技术的有益效果：
[0022]本专利技术提供了一种用于热学量传感器的氧化铝陶瓷材料，对氧化铝粉体进行钛溶胶包覆能更好的提高氧化铝的烧结活性，降低烧结温度，而且烧结过程时，钛溶胶从氧化铝粉体表面剥落成细小粒子，对陶瓷材料内部的孔隙起能到填充作用，纳米二氧化硅在高温下能够得到稳定的硅酸盐液相，促进烧结，降低烧结温度，细化晶粒，使氧化铝陶瓷材料的力学性能得到改善，而且在烧结助剂的作用下，还会生成莫来石晶须，莫来石晶须的钉扎和桥连作用会阻碍微裂纹聚集成临界裂纹，从而提高了氧化铝陶瓷材料的抗热震性能，钇铝石榴石预制粉体的加入不仅可以起到高温增强作用，而且对于氧化铝陶瓷材料的力学性能也有一定程度的提升，氧化石墨烯也能提高氧化铝陶瓷材料的力学性能，并且在氨气气氛下烧结时能作为还原剂，促进具有优异导热性能的金属氮化物的生成，提高氧化铝陶瓷材料的抗热震性能，本专利技术所制备的氧化铝陶瓷材料具有良好的力学性能，且抗热震性能良好，冷热交替20次后未出现裂纹，且弯曲强度和断裂韧性的损失率均小于10％。
附图说明
[0023]图1为本专利技术实施例1中所制备氧化铝陶瓷材料的SEM图。
具体实施方式
[0024]实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。本专利技术未提及的技术均参照现有技术，除非特别指出，以下实施例和对比例为平行试验，采用同样的处理步骤和参数。
[0025]实施例1：
[0026]一种用于热学量传感器的氧化铝陶瓷材料，以重量份数计，包括以下原料：
[0027]钛溶胶包覆氧化铝粉体75份、纳米二氧化硅25份、氧化石墨烯0.25份、钇铝石榴石预制粉体18份、氧化镧2份、氧化钕1份、三氟化铝0.4份、氧化钒0.4份、碳酸锂0.2份。
[0028]其中，钛溶胶包覆氧化铝粉体的制备方法如下：
[0029]将85g钛酸丁酯、7.5g乙酰丙酮和150ml无水乙醇混合均匀后，升温至70℃，再逐滴加入由18ml水、42ml浓盐酸和100ml无水乙醇组成的混合物，继续搅拌2.5h，此时反应体系由无色透明液体逐渐变为浅黄绿色的溶胶，停止加热待其自然冷却，取100g氧化铝粉体与溶胶一起加入球磨罐中，同时加入磨球和1ml乙酸促进凝胶化，将球磨罐密封后混合球磨5h，所得混合料取出80℃干燥24h即可。
[0030]钇铝石榴石预制粉体的制备方法如下：
[0031]将82.5g硝酸钇、106.5g硝酸铝和122.9g柠檬酸加入到由250ml水、250ml无水乙醇组成的混合溶剂中，搅拌升温至75℃保温2h后升温至95℃，继续不断搅拌使溶剂蒸发5h后得到凝胶，将凝胶转移至220℃的马弗炉中燃烧，所得产物研磨后升温至800℃预烧1
‑
2h即可。
[0032]上述氧化铝陶瓷材料的制备方法：
[0033]将钛溶胶包本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于热学量传感器的氧化铝陶瓷材料，其特征在于，以重量份数计，包括以下原料：钛溶胶包覆氧化铝粉体60
‑
80份、纳米二氧化硅20
‑
30份、氧化石墨烯0.1
‑
0.5份、钇铝石榴石预制粉体10
‑
20份、稀土氧化物2
‑
5份、烧结助剂1
‑
3份。2.如权利要求1所述的氧化铝陶瓷材料，其特征在于，以重量份数计，包括以下原料：钛溶胶包覆氧化铝粉体75份、纳米二氧化硅25份、氧化石墨烯0.25份、钇铝石榴石预制粉体18份、稀土氧化物3份、烧结助剂1份。3.如权利要求1所述的氧化铝陶瓷材料，其特征在于，所述钛溶胶包覆氧化铝粉体的制备方法如下：将钛酸丁酯、乙酰丙酮和第一份数的无水乙醇混合均匀后，升温至60
‑
70℃，再逐滴加入由水、浓盐酸和第二份数的无水乙醇组成的混合物，继续搅拌至反应体系由无色透明液体逐渐变为浅黄绿色的溶胶，将氧化铝粉体与所述溶胶混合球磨后干燥即可。4.如权利要求3所述的氧化铝陶瓷材料，其特征在于，球磨时加入乙酸。5.如权利要求1所述的氧化铝陶瓷材料，其特征在于，所述钇铝石榴石预制粉体的制备方法如下：将硝酸钇、硝酸铝和柠檬酸加入到由水、无水乙醇组成的混合溶剂中，搅拌升温至65
‑
75℃保温1
‑
3h后升温至85
‑
95℃，继续搅拌使溶剂蒸发得到凝胶，将所述凝胶转移至200
‑
250℃的马弗炉中燃烧，所得产物研磨后...

【专利技术属性】
技术研发人员：辛绍文，奉碧霞，
申请(专利权)人：新化县新天地精细陶瓷有限公司，
类型：发明
国别省市：