【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种具有仿生贝壳珍珠层泥砖结构的高强韧陶瓷材料及其制备方法，属于仿生原理制备高韧性陶瓷材料的。
技术介绍
1、海洋占领地球大部分面积，人类对海洋的探索研究从未停止过，海洋船舶事业的发展也在不断推进发展中。海洋船舶制造业对材料的要求高，为了能更好的为海洋船舶制造提供适合的材料，人们不断探索研究。众所周知的陶瓷材料具有高熔点、高硬度、高强度和耐氧化等特点，在高温下仍具有极好的化学稳定性，对酸、碱、盐也表现出良好的抗腐蚀性能，陶瓷材料作为材料业的三大支柱之一，被广泛的应用在生物医疗、航天航空和化学化工等各个领域。
2、但是陶瓷材料脆性易断的问题一直影响陶瓷材料的应用，几十年来人们不断致力于提高陶瓷材料的力学性能，希望在提高陶瓷材料强度的同时能提高陶瓷材料的韧性，一些最原始的增韧方法例如：颗粒弥散增韧、第二相增韧和长纤维或晶须增韧等，在宏观的尺度上,多组分的弹性模量的相互失配可以抑制裂纹的扩展，使得裂纹改变初始的断裂方向，裂纹通过偏转消耗能量，降低了裂纹尖端的应力，进而可以抑制裂纹的扩展，提高了断裂韧性。但是这些方法的增韧效果有限，不能从根本上解决问题。
技术实现思路
1、为克服现有技术的缺陷，本专利技术通过微纳结构调控，仿照贝壳珍珠层制备的具有高韧性的陶瓷材料。很好的解决了传统氮化硅陶瓷易脆，韧性低，应用范围受限的问题。本专利技术提供一种具有仿生贝壳珍珠层泥砖结构的高强韧陶瓷材料的制备方法，本专利技术的技术方案是：
2、一种具有仿生贝壳珍珠层泥砖结构
3、(1)基体层材料制备：称取氮化硅粉末和烧结助剂，并放入球磨罐中充分球磨，制备得到混合均匀的基体层材料；
4、(2)预成型：将步骤(1)中的基体层材料与界面层材料在直径25cm的石墨模具中交替的层层铺排，手动干压预成型形成预成型样品；
5、(3)放电等离子烧结：将步骤(2)中的预成型样品连同石墨模具一并放入放电等离子烧结炉中，以100℃/min的升温速度进行烧结，在氮气的氛围下升高温度到1900℃-2000℃，然后保温20-40分钟，之后在烧结炉中随炉一起冷却到常温状态后即得。
6、所述的氮化硅与烧结助剂的质量比比为3:1，以300～400r/min的转速进行球磨20-30小时。
7、在所述的步骤(3)中，在氮气的气氛下，压力设置为20-40mpa。
8、在所述的步骤(2)中，选择氮化钛作为界面层材料，用于承担提高陶瓷材料断裂韧性的作用，所述的基体层材料和界面层材料的质量比为5:3-5:5，该基体层材料形成的基体层与界面层材料形成的界面层交替层层铺排，制备出来的层状陶瓷软硬面交替排列，扩大裂纹偏转的路程，提高陶瓷断裂韧性。
9、一种具有仿生贝壳珍珠层泥砖结构的高强韧陶瓷材料，通过具有仿生贝壳珍珠层泥砖结构的高强韧陶瓷材料的制备方法制备而成。本专利技术的优点是：通过调整陶瓷材料微纳结构进而调整陶瓷材料的力学性能，能更加实用，更容易操控，并且增韧效果更好。界面层的材料选择氮化钛。tin在许多工业领域和应用中具有更广泛的应用,成本低更易取得。仿生层状的陶瓷的断裂韧性更好，通过放电等离子烧结后得到的层状陶瓷断裂韧性最高能达到17.04mpa·m1/2，抗弯强度同时在322mpa。
10、利用本专利技术的制备方法可以制备得到具有高的断裂韧性同时具有抗弯强度的陶瓷材料，可以广泛的应用到海洋船舶制造领域中。
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1.一种具有仿生贝壳珍珠层泥砖结构的陶瓷材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的具有仿生贝壳珍珠层泥砖结构的高强韧陶瓷材料的制备方法，其特征在于，所述的氮化硅与烧结助剂的质量比比为3:1，以300～400r/min的转速进行球磨20-30小时。
3.根据权利要求1或2所述的具有仿生贝壳珍珠层泥砖结构的高强韧陶瓷材料的制备方法，其特征在于，在所述的步骤(3)中，在氮气的气氛下，压力设置为20-40MPa。
4.根据权利要求3所述的具有仿生贝壳珍珠层泥砖结构的高强韧陶瓷材料的制备方法，其特征在于，在所述的步骤(2)中，选择氮化钛作为界面层材料，用于承担提高陶瓷材料断裂韧性的作用，所述的基体层材料和界面层材料的质量比为5:3-5:5，该基体层材料形成的基体层与界面层材料形成的界面层交替层层铺排，制备出来的层状陶瓷软硬面交替排列，扩大裂纹偏转的路程，提高陶瓷断裂韧性。
5.一种具有仿生贝壳珍珠层泥砖结构的高强韧陶瓷材料，其特征在于，通过权利要求1至4任意一项具有仿生贝壳珍珠层泥砖结构的高强韧陶瓷材料的制备方法制备
...【技术特征摘要】
1.一种具有仿生贝壳珍珠层泥砖结构的陶瓷材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的具有仿生贝壳珍珠层泥砖结构的高强韧陶瓷材料的制备方法，其特征在于，所述的氮化硅与烧结助剂的质量比比为3:1，以300～400r/min的转速进行球磨20-30小时。
3.根据权利要求1或2所述的具有仿生贝壳珍珠层泥砖结构的高强韧陶瓷材料的制备方法，其特征在于，在所述的步骤(3)中，在氮气的气氛下，压力设置为20-40mpa。
4.根据权利要求3所述的具有...
【专利技术属性】
技术研发人员：乔竹辉，沈兴华，李彤阳，张立志，王鲁杰，于源，汤华国，
申请(专利权)人：中国科学院兰州化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：
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