一种高抗热震陶瓷材料制造技术

技术编号:8588530 阅读:145 留言:0更新日期:2013-04-18 02:04
本发明专利技术公开了一种高抗热震陶瓷材料,按照摩尔百分含量其组成为Al2O35.5~30mol%、Nb2O570~94.5mol%。本发明专利技术具有高抗热震性,强度高、热稳定性及化学稳定性好、耐腐蚀,性能优异,适用范围广,从而能够很好地满足实际工业需求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及功能陶瓷材料
,尤其涉及一种高抗热震陶瓷材料
技术介绍
高抗热震陶瓷材料具有耐高温、高强度和低热膨胀系数特点,适用于高温结构陶瓷部件、航天材料、高温观察窗、高温催化剂载体及过滤器、陶瓷坩埚、热交换器等高新技术材料制造领域。随着我国现代高新技术产业和航空航天工业的快速发展,对高抗热震陶瓷材料的需求愈来愈迫切,对其抗热震性能也有了更高的要求。陶瓷材料的抗热震性能与其热膨胀性能和力学强度密切相关。陶瓷材料的热膨胀系数越低和力学强度越高,其抗热震性能越好。目前,现有技术这类陶瓷材料通常使用堇青石陶瓷、锂辉石陶瓷、钛酸铝陶瓷等低膨胀陶瓷材料。尽管这些材料热膨胀系数较低(I 3X10_6°C _0,但都存在有各自的缺点,难以满足实际工业需求。例如,堇青石陶瓷耐酸性差,不能用于腐蚀场所;锂辉石陶瓷烧成范围很狭窄(只有10°C左右),强度低,抗热震性差;钛酸铝陶瓷由于晶格轴向热膨胀各向异性大而导致产生开裂现象,其强度低(抗弯强度< lOMPa),抗热震性能极差,而且钛酸铝陶瓷在750 1300°C时易分解出Al2O3和TiO2,因此这些陶瓷材料在抗热震场合的应用受到了限制。Nb2O5陶瓷具有良好的化学稳定性、抗腐蚀性和催化性以及较低的热膨胀性能(20 800°C热膨胀系数为-1. 5 2. OX 10_6°C 等,因而在Nb2O5粉体和各种电子陶瓷生产所需陶瓷坩埚、高温废气净化处理的蜂窝陶瓷、催化剂载体和其它结构陶瓷产品等制备方面有着良好的应用前景。但纯Nb2O5陶瓷的低膨胀特性主要源于晶格轴向热膨胀各向异性程度高产生的裂纹,这使得陶瓷体难以烧结致密,材质强度低,从而也使Nb2O5陶瓷表现出很差的抗热震性能,致使纯Nb2O5陶瓷迄今为止还未能获得实际的工业应用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足,提供一种Nb2O5-Al2O3 二元体系高抗热震陶瓷材料,并同时具有良好的耐腐蚀性、高温热稳定性和化学稳定性,以满足工业生产中对高抗热震陶瓷材料的迫切需求。本专利技术的目的通过以下技术方案予以实现本专利技术提供的一种高抗热震陶瓷材料,按照摩尔百分含量其组成为Al2035. 5 30mol%、Nb20570 94. 5mol%。优选地,其组成为 Al2O3IO 15mol%、Nb20585 90mol%。本专利技术属于Nb2O5-Al2O3 二元体系陶瓷材料,按照摩尔百分含量当组成为5.5mol% ( Al2O3 ( 7mol%、93mol% ( Nb2O5 ( 94. 5mol% 时,主要由 Al2Nb50O128 晶相和AlNb11O29 晶相组成;当组成为 7mol% < Al2O3 ≤ 14mol%、86mol% ≤ Nb2O5 < 93mol% 时,主要由Al2O3 *9Nb205 晶相和 AlNb11O2i^H相组成;当组成为 14mol% < Al2O3 ≤ 30mol%、70mol% ≤ Nb2O5< 86mol%时,主要由AlNb11O29晶相和AlNbO4晶相组成。这些晶相的晶粒形状为柱状,且相互交错,有助于提闻材料的强度。本专利技术高抗热震陶瓷材料的制备,可采用氧化物为原料直接混合,也可采用各自的前驱体通过液相或固相方式进行混合,之后通过成型和高温固相烧结反应得到陶瓷材料。本专利技术具有以下有益效果(I)具有高抗热震性,强度高、热稳定性及化学稳定性好、耐腐蚀,能够很好地满足实际工业需求。(2)性能优异,适用范围广,尤其是在陶瓷坩埚、高温催化剂载体及过滤器、热交换器、高温结构陶瓷部件、高温观察窗及其它高温抗热震航天材料等生产领域具有良好的应用前景。下面将结合实施例对本专利技术作进一步的详细描述。具体实施例方式实施例一1、本实施例高抗热震陶瓷材料,按照摩尔百分含量其组成为Al2036mol%、Nb20594mol%。2、本实施例高抗热震陶瓷材料,以草酸铌((NH4)3 [NbO (C2O4)3])和硝酸铝(Al(NO3)3 9H20)为原料通过液相法进行制备,其方法如下(I)按照上述Al2O3与Nb2O5的配比称取适量草酸铌((NH4) JNbO(C2O4)3])和硝酸铝(Al (NO3) 3 9H20) ,溶解混合于无水乙醇中搅拌均匀后,加入氨水使之发生共沉淀反应,沉淀物在800°C温度下煅烧保温I小时而获得混合物粉体。(2)混合物粉体经造粒和干压成型后制备成矩形陶瓷材料,然后升温至1390°C温度进行烧成,保温4小时,冷却时先以10°C/min冷却至1000°C,最后自然冷却至室温,即得到高抗热震陶瓷材料。实施例二1、本实施例高抗热震陶瓷材料,按照摩尔百分含量其组成为Al20312. 5mol%、Nb20587. 5mol%02、本实施例高抗热震陶瓷材料,以草酸铌((NH4) 3 [NbO (C2O4) 3])和硝酸铝(Al(NO3)3 9H20)为原料通过液相法进行制备,其方法同实施例一。实施例三1、本实施例高抗热震陶瓷材料,按照摩尔百分含量其组成为Al20315mol%、Nb20585mol%o2、本实施例高抗热震陶瓷材料,以草酸铌((NH4) 3 [NbO (C2O4) 3])和硝酸铝(Al(NO3)3 9H20)为原料通过液相法进行制备,其方法同实施例一。实施例四1、本实施例高抗热震陶瓷材料,按照摩尔百分含量其组成为Al2038mol%、Nb20592mol%o2、本实施例高抗热震陶瓷材料,以氧化物为原料进行制备,其方法如下(I)按照上述Al2O3与Nb2O5的配比称取Al2O3微粉和Nb2O5微粉,通过球磨机球磨10小时混合均匀后进行干燥而获得混合物粉体。(2)混合物粉体经造粒和干压成型后制备成矩形陶瓷材料,然后升温至1370°C温度进行烧成,保温4小时,冷却时先以10°C/min冷却至1000°C,最后自然冷却至室温,即得到高抗热震陶瓷材料。实施例五1、本实施例高抗热震陶瓷材料,按照摩尔百分含量其组成为Al20310mol%、Nb20590mol%o2、本实施例高抗热震陶瓷材料,以氧化物为原料进行制备,其方法如下(I)按照上述Al2O3与Nb2O5的配比称取Al2O3微粉和Nb2O5微粉,通过球磨机球磨10小时混合均匀后进行干燥而获得混合物粉体。(2)混合物粉体经 造粒和干压成型后制备成矩形陶瓷材料,然后升温至1390°C温度进行烧成,保温4小时,冷却时先以10°C/min冷却至1000°C,最后自然冷却至室温,即得到高抗热震陶瓷材料。实施例六1、本实施例高抗热震陶瓷材料,按照摩尔百分含量其组成为Al20320mol%、Nb20580mol%o2、本实施例高抗热震陶瓷材料,以氧化物为原料进行制备,其方法同实施例五。实施例七1、本实施例高抗热震陶瓷材料,按照摩尔百分含量其组成为Al20325mol%、Nb20575mol%。2、本实施例高抗热震陶瓷材料,以氧化物为原料进行制备,其方法同实施例五。本专利技术实施例陶瓷材料的抗热震性能测定抗热震性能测定方法如下将陶瓷材料试样加热至8(Krc、ioo(rc和i20(rc并保温20min,然后取出置于20°C环境中急冷进行抗热震试验,测定样品热震测试后抗弯强度,计算其相对原始强度的衰减本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种高抗热震陶瓷材料,其特征在于按照摩尔百分含量其组成为:Al2O35.5~30mol%、Nb2O570~94.5mol%。

【技术特征摘要】
1.一种高抗热震陶瓷材料,其特征在于按照摩尔百分含量其组成为A12035.5 30mol%> Nb20570 94. 5mol%。2.根据权利要求1所述的高抗热震陶瓷材料,其特征在于按照摩尔百分含量其组成为=Al2O3IO 15mol%、Nb20585 90mol%。3.根据权利要求1所述的高抗热震陶瓷材料,其特征在于按照摩尔百分含量其组成为5. 5mol% ( Al2O3 ( 7mol%、93mol%...

【专利技术属性】
技术研发人员:张小珍巫春荣周健儿江瑜华
申请(专利权)人:景德镇陶瓷学院
类型:发明
国别省市:

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