一种高韧性陶瓷材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种高韧性陶瓷材料及其制备方法，属于陶瓷材料技术领域

【技术实现步骤摘要】
一种高韧性陶瓷材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于陶瓷材料
，具体地，涉及一种高韧性陶瓷材料及其制备方法
。

技术介绍

[0002]陶瓷材料是人类生活和现代化建设中不可缺少的一种材料
。
它是继金属材料，非金属材料之后人们所关注的无机非金属材料中最重要的材料之一，兼有金属材料和高分子材料的共同优点
。
陶瓷材料以其优异的性能在材料领域独树一帜，受到人们的高度重视，且在未来的社会发展中将发挥非常重要的作用
。
现代陶瓷的性能稳定
、
耐高温
、
耐腐蚀
、
耐酸碱
、
耐磨损
、
抗氧化以及具有良好的光学性能
、
声学性能
、
电磁性能
、
敏感性能等，远优于金属材料和高分子材料
。
而且，陶瓷是根据所要求的产品性能，经过严格的成分和生产工艺制造出来的高性能材料，可用于高温和腐蚀介质的环境当中，是现代材料科学发展最活跃的领域之一
。
近几十年来，陶瓷材料的应用及发展非常迅速，陶瓷材料作为继金属材料
、
高分子材料后最有潜力的发展材料之一，它在各方面的综合性能明显优于目前使用的金属材料和高分子材料
。
[0003]此外，陶瓷材料的应用前景也是相当广阔的，尤其是能源
、
信息
、
空间技术和计算机技术的快速发展，更加拉动了具有特殊性能材料的应用，正因如此，人们对陶瓷材料的性能要求也逐渐提升，纵观市场，陶瓷材料多有脆性大
、
韧性小的缺点，其性能难以满足各行业对陶瓷材料的高需求，因此，提供一种提高陶瓷材料韧性
、
减少脆性的陶瓷材料具有很大的实际应用价值
。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种高韧性陶瓷材料及其制备方法，以二硼化锆为基体，添加了碳化硅纳米线
、
氧化钇和氧化铒，有效增加了陶瓷成品的韧性；二硼化锆粉体在球磨过程中不断研磨细化，表面自由能增大，易与空气中的氧气发生反应，生成二氧化锆，而氧化钇可以稳定氧化锆，增强其内部晶粒结构，二者弱化了晶界的存在，在一定程度上改变材料的断裂形式，在此基础上，加以氧化铒自增韧补强，消耗掉外力作用的大部分能量，同时辅以碳化硅纳米线，延缓裂纹扩展速率与效果，进而延缓陶瓷成品的破坏，起到增韧的效果；添加了粉煤灰和叶蜡石，并对叶蜡石进行改性，二者有效改善陶瓷制品的弯曲强度和脆性，使其不易损坏
。
解决了现有技术中陶瓷材料韧性低
、
脆性大的问题
。
[0005]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
[0006]一种高韧性陶瓷材料的制备方法，所述陶瓷材料包括如下重量份原料：
[0007][0008]进一步地，所述二硼化锆
、
碳化硅均为
300
目
。
[0009]进一步地，所述陶瓷材料的制备方法包括如下步骤：
[0010]S1、
将碳化硅纳米线进行预处理，得到处理后碳化硅纳米线；
[0011]S2、
将碳化硅
、
二硼化锆
、
处理后碳化硅纳米线
、
氧化铒
、
氧化钇
、
改性叶蜡石和粉煤灰混合进行湿磨，得到湿磨料，将湿磨料控温烘干并研磨
、
过筛，得到过筛料；
[0012]S3、
将过筛料进行手动压片，然后控压保压处理，采用常压烧结法，在氩气保护气氛中，控温烧结，即得陶瓷材料
。
[0013]进一步地，所述改性叶蜡石的制备方法为：将叶蜡石
、
甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷
、
去离子水和甲醇混合搅拌均匀，然后控温放置，得到改性叶蜡石
。
[0014]进一步地，所述叶蜡石
、
甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷
、
去离子水和甲醇的用量比为
30
‑
42g:3
‑
4g:170
‑
235mL:30
‑
35mL
；所述控温放置为控温
120
‑
125℃
放置2‑
2.5h。
[0015]进一步地，步骤
S1
所述将碳化硅纳米线进行预处理的操作步骤为：向碳化硅纳米线中加入无水乙醇，超声波振动，得到处理后碳化硅纳米线
。
[0016]进一步地，所述无水乙醇的加入量为
20
‑
25
重量份，超声波振动时间为
30
‑
35min。
[0017]进一步地，步骤
S2
所述进行湿磨具体为：将碳化硅
、
二硼化锆
、
处理后碳化硅纳米线
、
氧化铒
、
氧化钇
、
改性叶蜡石和粉煤灰混合，置于球磨罐中以球料的质量比为
20
‑
25:1
，添加无水乙醇，控速
450
‑
500r/min
进行
24
‑
25h
的湿磨
。
[0018]进一步地，所述无水乙醇的添加量为碳化硅
、
二硼化锆
、
处理后碳化硅纳米线
、
氧化铒
、
氧化钇
、
改性叶蜡石和粉煤灰混合料总重量份的1‑
1.2
倍
。
[0019]进一步地，步骤
S2
所述控温烘干的温度为
100
‑
130℃
；所述过筛为过
230
号筛
。
[0020]进一步地，步骤
S3
所述手动压片为于不锈钢模具中进行手动压片；所述控压保压处理为在
250MP
下等静压处理
60
‑
70s
；所述控温烧结的温度为
2000
‑
2100℃、
烧结时间为2‑
2.5h。
[0021]进一步地，本专利技术还提供一种高韧性陶瓷材料，所述高韧性陶瓷材料由本专利技术提供的制备方法制备得到
。
[0022]本专利技术的有益效果：
[0023](1)
本专利技术以二硼化锆为基体，添加了碳化硅纳米线
、
氧化钇和氧化铒，有效增加了陶瓷成品的韧性
。
二硼化锆粉体在球磨过程中不断研磨细化，表面自由能增大，粉体表面氧含量增加，易与空气中的氧气发生反应，生成二氧化锆，而氧化钇可以稳定氧化锆，增强
其本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种高韧性陶瓷材料的制备方法，其特征在于，所述陶瓷材料包括如下重量份原料：所述陶瓷材料的制备方法包括如下步骤：
S1、
将碳化硅纳米线进行预处理，得到处理后碳化硅纳米线；
S2、
将碳化硅
、
二硼化锆
、
处理后碳化硅纳米线
、
氧化铒
、
氧化钇
、
改性叶蜡石和粉煤灰混合进行湿磨，得到湿磨料，将湿磨料控温烘干并研磨
、
过筛，得到过筛料；
S3、
将过筛料进行手动压片，然后控压保压处理，采用常压烧结法，在氩气保护气氛中，控温烧结，即得陶瓷材料
。2.
根据权利要求1所述的一种高韧性陶瓷材料的制备方法，其特征在于，所述改性叶蜡石的制备方法为：将叶蜡石
、
甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷
、
去离子水和甲醇混合搅拌均匀，然后控温放置，得到改性叶蜡石
。3.
根据权利要求2所述的一种高韧性陶瓷材料的制备方法，其特征在于，所述叶蜡石
、
甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷
、
去离子水和甲醇的用量比为
30
‑
42g:3
‑
4g:170
‑
235mL:30
‑
35mL
；所述控温放置为控温
120
‑
125℃
放置2‑
2.5h。4.
根据权利要求1所述的一种高韧性陶瓷材料的制备方法，其特征在于，步骤
S1
所述将碳化硅纳米线进行预处理的操作步骤为：向碳化硅纳米线中加入无水乙醇，超声波振动，得到处理后碳化硅纳米线
。5.
根据权利要求4所述的一种高韧性陶瓷材料的制备方法，其特征在于，所述无水乙醇的加入量为
20
‑
25
重量份，超声波振动时间...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭文武，黎军，李志远，黄观瑞，
申请(专利权)人：佛山市陶莹新型材料有限公司，
类型：发明
国别省市：