本發(fā)明涉及一種陶瓷材料，具體是一種膨脹系數(shù)小的高強(qiáng)度陶瓷。
背景技術(shù)：
陶瓷是用陶土和瓷土這兩種不同性質(zhì)的粘土為原料，經(jīng)過(guò)配料、成型、干燥、焙燒等工藝流程制成的器物。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，陶瓷又產(chǎn)生了許多新的品種。熔融石英陶瓷材料是以微細(xì)熔融石英顆粒為原料，按照陶瓷工藝方法制備的材料。熔融石英陶瓷材料中的熔融石英顆粒仍為不穩(wěn)定高能態(tài)物質(zhì)，熔融石英一定溫度下具有易晶化為方石英的趨勢(shì)，且晶化后的方石英在高溫使用條件下或經(jīng)歷高溫差的溫度急變時(shí)，因方石英的晶型發(fā)生轉(zhuǎn)變，而伴隨較大的體積變化，導(dǎo)致熔融石英陶瓷材料產(chǎn)生裂紋，甚至因裂紋擴(kuò)展導(dǎo)致材料開(kāi)裂損毀。
目前，國(guó)內(nèi)多家研究機(jī)構(gòu)進(jìn)行了熔融石英及熔融石英陶瓷材料的燒結(jié)、晶化行為、晶化抑制的研究，各試驗(yàn)研究方法基本上是采用在熔融石英陶瓷配合料中引入異物質(zhì)添加劑的途徑。一些研究者采用單一的Si3N4、B4C等作為添加劑引入到熔融石英陶瓷基體中，獲得了一定的析晶抑制效果，但是隨著溫度升高到1300℃以上溫度時(shí)，仍會(huì)出現(xiàn)較明顯的析晶現(xiàn)象，因此需要進(jìn)一步提高抑制析晶效果和改善燒結(jié)程度，具有廣闊的市場(chǎng)前景。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種膨脹系數(shù)小的高強(qiáng)度陶瓷，以解決上述背景技術(shù)中提出的問(wèn)題。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：
一種膨脹系數(shù)小的高強(qiáng)度陶瓷，由以下原料按照重量份組成：微米氮化硅40-60份、竹纖維4-8份、納米氧化硅1.5-5份、白云石3-6份、電氣石2-8份、高嶺土5-12份、乙醚0.5-4份、石墨7-15份、甘油3-8份和石英砂8-16份。
作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述膨脹系數(shù)小的高強(qiáng)度陶瓷，由以下原料按照重量份組成：微米氮化硅45-54份、竹纖維5-8份、納米氧化硅2-5份、白云石4-6份、電氣石4-8份、高嶺土7-12份、乙醚1-4份、石墨9-15份、甘油6-8份和石英砂12-15份。
作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述膨脹系數(shù)小的高強(qiáng)度陶瓷，由以下原料按照重量份組成：微米氮化硅49份、竹纖維6.5份、納米氧化硅4份、白云石5份、電氣石6份、高嶺土10份、乙醚2.5份、石墨12份、甘油7份和石英砂14份。
所述膨脹系數(shù)小的高強(qiáng)度陶瓷，具體步驟如下：
步驟一，將白云石和電氣石在450-620攝氏度下煅燒2-5小時(shí)，自然冷卻至室溫后再浸泡在0.4mol/L的鹽酸中20-35分鐘，再浸泡在0.8mol/L的氯化銨溶液中10-18分鐘，將得到的產(chǎn)物烘干，即可得到改性白云石和改性電氣石；
步驟二，將納米氧化硅、高嶺土、石英砂、改性白云石和改性電氣石用振動(dòng)球磨機(jī)混合1.5-3小時(shí)后得到第一混合粉料；
步驟三，將第一混合粉料放入砂磨機(jī)中，同時(shí)加入微米氮化硅、竹纖維、高嶺土、乙醚、甘油和去離子水，砂磨3-8小時(shí)，得到混合漿料；
步驟四，將混合漿料在38-45MPa的壓強(qiáng)下采用液壓機(jī)成型，將成型后的坯體在50-55攝氏度下干燥1-2小時(shí)，之后在85-96攝氏度下干燥1.5-3小時(shí)，獲得干燥坯體；
步驟五，將干燥坯體在1150-1280攝氏度下保溫2-3小時(shí)，然后在1450-1560攝氏度下燒結(jié)1-2.5小時(shí)，自然冷卻至室溫即可得到成品。
作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：步驟二的球磨溫度為30-46攝氏度，步驟三的砂磨溫度為50-75攝氏度。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明原料來(lái)源廣泛，制備工藝簡(jiǎn)單，適用于大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)；本發(fā)明中乙醚、石墨、石英砂等各組分起協(xié)同作用，制備的陶瓷材料膨脹率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于現(xiàn)有石英陶瓷材料，強(qiáng)度大于現(xiàn)有石英陶瓷材料，適用范圍廣，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施方式對(duì)本專(zhuān)利的技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)地說(shuō)明。
實(shí)施例1
一種膨脹系數(shù)小的高強(qiáng)度陶瓷，由以下原料按照重量份組成：微米氮化硅40份、竹纖維4份、納米氧化硅1.5份、白云石3份、電氣石2份、高嶺土5份、乙醚0.5份、石墨7份、甘油3份和石英砂10份。
所述膨脹系數(shù)小的高強(qiáng)度陶瓷，具體步驟如下：
步驟一，將白云石和電氣石在450攝氏度下煅燒2小時(shí)，自然冷卻至室溫后再浸泡在0.4mol/L的鹽酸中20分鐘，再浸泡在0.8mol/L的氯化銨溶液中10分鐘，將得到的產(chǎn)物烘干，即可得到改性白云石和改性電氣石；
步驟二，將納米氧化硅、高嶺土、石英砂、改性白云石和改性電氣石用振動(dòng)球磨機(jī)混合1.5小時(shí)后得到第一混合粉料；
步驟三，將第一混合粉料放入砂磨機(jī)中，同時(shí)加入微米氮化硅、竹纖維、高嶺土、乙醚、甘油和去離子水，砂磨3小時(shí)，得到混合漿料；
步驟四，將混合漿料在38MPa的壓強(qiáng)下采用液壓機(jī)成型，將成型后的坯體在50攝氏度下干燥1小時(shí)，之后在85攝氏度下干燥1.5小時(shí)，獲得干燥坯體；
步驟五，將干燥坯體在1150攝氏度下保溫2小時(shí)，然后在1450攝氏度下燒結(jié)1小時(shí)，自然冷卻至室溫即可得到成品。
實(shí)施例2
一種膨脹系數(shù)小的高強(qiáng)度陶瓷，由以下原料按照重量份組成：微米氮化硅45份、竹纖維5份、納米氧化硅2份、白云石4份、電氣石4份、高嶺土7份、乙醚1份、石墨9份、甘油6份和石英砂12份。
所述膨脹系數(shù)小的高強(qiáng)度陶瓷，具體步驟如下：
步驟一，將白云石和電氣石在530攝氏度下煅燒3小時(shí)，自然冷卻至室溫后再浸泡在0.4mol/L的鹽酸中28分鐘，再浸泡在0.8mol/L的氯化銨溶液中14分鐘，將得到的產(chǎn)物烘干，即可得到改性白云石和改性電氣石；
步驟二，將納米氧化硅、高嶺土、石英砂、改性白云石和改性電氣石用振動(dòng)球磨機(jī)混合，在35攝氏度下球磨2.5小時(shí)后得到第一混合粉料；
步驟三，將第一混合粉料放入砂磨機(jī)中，同時(shí)加入微米氮化硅、竹纖維、高嶺土、乙醚、甘油和去離子水，在56攝氏度下砂磨5小時(shí)，得到混合漿料；
步驟四，將混合漿料在42MPa的壓強(qiáng)下采用液壓機(jī)成型，將成型后的坯體在53攝氏度下干燥1.5小時(shí)，之后在88攝氏度下干燥2小時(shí)，獲得干燥坯體；
步驟五，將干燥坯體在1180攝氏度下保溫2.5小時(shí)，然后在1490攝氏度下燒結(jié)1.5小時(shí)，自然冷卻至室溫即可得到成品。
實(shí)施例3
一種膨脹系數(shù)小的高強(qiáng)度陶瓷，由以下原料按照重量份組成：微米氮化硅49份、竹纖維6.5份、納米氧化硅4份、白云石5份、電氣石6份、高嶺土10份、乙醚2.5份、石墨12份、甘油7份和石英砂14份。
所述膨脹系數(shù)小的高強(qiáng)度陶瓷，具體步驟如下：
步驟一，將白云石和電氣石在560攝氏度下煅燒4小時(shí)，自然冷卻至室溫后再浸泡在0.4mol/L的鹽酸中30分鐘，再浸泡在0.8mol/L的氯化銨溶液中16分鐘，將得到的產(chǎn)物烘干，即可得到改性白云石和改性電氣石；
步驟二，將納米氧化硅、高嶺土、石英砂、改性白云石和改性電氣石用振動(dòng)球磨機(jī)混合3小時(shí)后得到第一混合粉料；
步驟三，將第一混合粉料放入砂磨機(jī)中，同時(shí)加入微米氮化硅、竹纖維、高嶺土、乙醚、甘油和去離子水，砂磨7小時(shí)，得到混合漿料；
步驟四，將混合漿料在42MPa的壓強(qiáng)下采用液壓機(jī)成型，將成型后的坯體在55攝氏度下干燥2小時(shí)，之后在92攝氏度下干燥2小時(shí)，獲得干燥坯體；
步驟五，將干燥坯體在1220攝氏度下保溫3小時(shí)，然后在1520攝氏度下燒結(jié)2小時(shí)，自然冷卻至室溫即可得到成品。
實(shí)施例4
一種膨脹系數(shù)小的高強(qiáng)度陶瓷，由以下原料按照重量份組成：微米氮化硅54份、竹纖維8份、納米氧化硅5份、白云石6份、電氣石8份、高嶺土12份、乙醚4份、石墨15份、甘油8份和石英砂15份。
所述膨脹系數(shù)小的高強(qiáng)度陶瓷，具體步驟如下：
步驟一，將白云石和電氣石在600攝氏度下煅燒4小時(shí)，自然冷卻至室溫后再浸泡在0.4mol/L的鹽酸中32分鐘，再浸泡在0.8mol/L的氯化銨溶液中16分鐘，將得到的產(chǎn)物烘干，即可得到改性白云石和改性電氣石；
步驟二，將納米氧化硅、高嶺土、石英砂、改性白云石和改性電氣石用振動(dòng)球磨機(jī)混合，在42攝氏度下球磨2小時(shí)后得到第一混合粉料；
步驟三，將第一混合粉料放入砂磨機(jī)中，同時(shí)加入微米氮化硅、竹纖維、高嶺土、乙醚、甘油和去離子水，在66攝氏度下砂磨7小時(shí)，得到混合漿料；
步驟四，將混合漿料在43MPa的壓強(qiáng)下采用液壓機(jī)成型，將成型后的坯體在54攝氏度下干燥1.5小時(shí)，之后在95攝氏度下干燥2小時(shí)，獲得干燥坯體；
步驟五，將干燥坯體在1250攝氏度下保溫3小時(shí)，然后在1530攝氏度下燒結(jié)2小時(shí)，自然冷卻至室溫即可得到成品。
對(duì)比例
除不含有乙醚，對(duì)比例1的其余組分和制備方法與實(shí)施例3相同。
將實(shí)施例1-4的產(chǎn)品、對(duì)比例1的產(chǎn)品和現(xiàn)有產(chǎn)品進(jìn)行強(qiáng)度和膨脹率的性能測(cè)試，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。
表1
從表1中可以看出，實(shí)施例1-4的產(chǎn)品在抗壓強(qiáng)度和膨脹率上均優(yōu)于對(duì)比例1的產(chǎn)品和現(xiàn)有產(chǎn)品，使用效果好。
對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實(shí)施例的細(xì)節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。因此，無(wú)論從哪一點(diǎn)來(lái)看，均應(yīng)將實(shí)施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說(shuō)明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。
此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說(shuō)明書(shū)按照實(shí)施方式加以描述，但并非每個(gè)實(shí)施方式僅包含一個(gè)獨(dú)立的技術(shù)方案，說(shuō)明書(shū)的這種敘述方式僅僅是為清楚起見(jiàn)，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說(shuō)明書(shū)作為一個(gè)整體，各實(shí)施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實(shí)施方式。