氮化鋯增強(qiáng)氧氮化鋁復(fù)合陶瓷材料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種無機(jī)非金屬材料技術(shù)領(lǐng)域高性能的氮化鋯增強(qiáng)氧氮化鋁復(fù)合陶瓷材料的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]尖晶石型氧氮化鋁(Alon)是一種比較穩(wěn)定的氧化鋁和氮化鋁的固溶體陶瓷材料。由于它具有優(yōu)良的光學(xué)、物理和化學(xué)性質(zhì)，在材料領(lǐng)域已受到了廣泛關(guān)注。氧氮化鋁材料不僅是一種理想的高溫結(jié)構(gòu)陶瓷和先進(jìn)耐火材料，而且高純、致密的氧氮化鋁材料還是一種耐高溫紅外窗口和頭罩的優(yōu)選材料。常用的制備方法主要包括常壓燒結(jié)、熱壓燒結(jié)和反應(yīng)燒結(jié)。其中，常壓燒結(jié)是在燒結(jié)過程中，將燒結(jié)坯體在常壓(即自然大氣條件)下置于可加熱的窯爐中，在熱能作用下，使坯體由粉末聚集體變成晶粒結(jié)合體，多孔體變成致密體的制備工藝。熱壓燒結(jié)是一種對較難燒結(jié)的粉料或生坯在模具內(nèi)施加壓力，同時升溫的制備工藝。反應(yīng)燒結(jié)是一種在燒結(jié)的過程中伴隨著固相、液相或氣相反應(yīng)的一種制備工藝。不論是常壓燒結(jié)或熱壓燒結(jié)，還是反應(yīng)燒結(jié)方法，所獲得的氧氮化鋁陶瓷材料的抗彎強(qiáng)度偏低，不能滿足現(xiàn)代科技迅速發(fā)展的需求。多年來，為了進(jìn)一步提高和改善氧氮化鋁陶瓷材料的力學(xué)性能，許多研究工作者通過向氧氮化鋁基體中分別加入氮化硼、賽隆、碳化硅等第二相，以增強(qiáng)氧氮化鋁基陶瓷材料的力學(xué)性能。但是，迄今為止效果不明顯。
[0003]本發(fā)明的主要目的是以氮化鋯為增強(qiáng)相，制備力學(xué)性能較高的氧氮化鋁陶瓷材料。目前尚未有關(guān)于氮化鋯增強(qiáng)氧氮化鋁復(fù)合陶瓷材料制備的任何報(bào)道。因而本發(fā)明對氧氮化鋁陶瓷材料的推廣應(yīng)用具有促進(jìn)作用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的主要目的是提供一種氮化鋯增強(qiáng)氧氮化鋁復(fù)合陶瓷材料的制備方法，該方法制備的氮化鋯增強(qiáng)氧氮化鋁陶瓷材料具有抗彎強(qiáng)度高的特點(diǎn)。
[0005]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:氮化鋯增強(qiáng)氧氮化鋁復(fù)合陶瓷材料的制備方法:
1、配料:原料為氧氮化鋁和氧化鋯粉體。其中氧氮化鋁的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為80、8%，氧化鋯的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為2(T2%，利用精密電子天平按照上述成分配比分別稱取適量的粉體，待用。再稱量適量的乙醇溶液，待用。
[0006]2、超聲分散納米氧化鋯粉體:將上述已經(jīng)稱量好的氧化鋯粉體放入一定容量的燒杯中，再倒入適量的乙醇溶液，對其進(jìn)行超聲處理，超聲分散的時間為2 — 15分鐘，可制得氧化鋯溶液，待用。
[0007]3、制備氧氮化鋁和氧化鋯構(gòu)成的混合漿料:將上述已經(jīng)稱量好的氧氮化鋁粉體倒入球磨罐內(nèi)，然后向該球磨罐內(nèi)倒入已經(jīng)分散好的氧化鋯溶液，最后倒入適量乙醇溶液，用玻璃棒攪拌后，再放入氧化鋯磨球，氧化鋯磨球的總質(zhì)量與原料氧氮化鋁和氧化鋯混合粉體的總質(zhì)量之比為4 一 5:1，封蓋，球磨12 — 48小時后，可得到由氧氮化鋁和氧化鋯構(gòu)成的混合漿料，待用。
[0008]4、制備氧氮化鋁和氧化鋯構(gòu)成的混合粉體:將上述已經(jīng)得到的氧氮化鋁和氧化鋯混合漿料在6 (T100攝氏度的烘箱內(nèi)干燥處理12 — 48小時，并對干燥的混合粉體進(jìn)行研磨處理，可制得由氧氮化鋁和氧化鋯構(gòu)成的混合均勻的混合粉體。
[0009]5、制備氮化鋁增強(qiáng)氧氮化鋁復(fù)合陶瓷材料:將上述已經(jīng)研磨好的由氧氮化鋁和氧化鋯構(gòu)成的混合粉體放入石墨磨具內(nèi)，并將其進(jìn)行初壓成型處理，然后將其放入熱壓燒結(jié)爐內(nèi)，加熱前先用真空泵將熱壓爐內(nèi)的空氣抽出，再通入氮?dú)庾鳛楸Ｗo(hù)氣體，在氮?dú)鈿夥障逻M(jìn)行燒結(jié)并制備氮化鋁增強(qiáng)氧氮化鋁復(fù)合陶瓷材料。其中，燒結(jié)溫度為17001900攝氏度，保溫時間為2 (T90分鐘，升溫速度為每分鐘5 — 30攝氏度，在燒結(jié)溫度下所加壓力為I (T40兆帕。
[0010]本發(fā)明以氧氮化鋁粉體和氧化鋯粉體為原料，在氮?dú)夥障?，使氧化鋯原位發(fā)生化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)變成氮化鋯，利用熱壓和反應(yīng)燒結(jié)相結(jié)合的制備方法獲得氮化鋯增強(qiáng)氧氮化鋁復(fù)合陶瓷材料。由于第二相氮化鋯在晶界位置的均勻分布及在燒結(jié)過程中對晶界移動的阻礙作用，有效的抑制了晶粒的長大，起到了細(xì)化晶粒的作用。該方法制備的氮化鋯增強(qiáng)氧氮化鋁復(fù)合陶瓷材料有效地降低了燒結(jié)溫度，提高了材料的抗彎強(qiáng)度。
【具體實(shí)施方式】
[0011]實(shí)施例1
氮化鋁增強(qiáng)氧氮化鋁復(fù)合陶瓷材料的制備:
配料:分別稱量微米氧氮化鋁粉體85克和納米氧化鋯粉體15克待用；再稱量適量乙醇溶液，待用。
[0012]超聲分散納米氧化鋯粉體:將上述稱量好的氧化鋯納米粉體放入50毫升的燒杯中，再倒入適量乙醇溶液，超聲分散5分鐘，可制得氧化鋯溶液，待用。
[0013]制備氧氮化鋁和氧化鋯構(gòu)成的混合漿料:將上述己經(jīng)稱量好的氧氮化鋁粉體倒入球磨罐內(nèi)，然后向該球磨罐內(nèi)倒入已經(jīng)分散好的納米氧化鋯溶液，最后倒入適量乙醇溶液，用玻璃棒攪拌后，再放入500克的氧化鋯磨球，封蓋，球磨24小時，可得到由氧氮化鋁和氧化鋯構(gòu)成的混合漿料，待用。
[0014]制備氧氮化鋁和氧化鋯構(gòu)成的混合粉體:將上述己經(jīng)得到的氧氮化鋁和氧化鋯混合漿料在80攝氏度的烘箱內(nèi)進(jìn)行干燥處理24小時，并對干燥的混合粉體進(jìn)行研磨處理，可制得由氧氮化鋁和氧化鋯構(gòu)成的混合均勻的混合粉體。
[0015]制備氮化鋯增強(qiáng)氧氮化鋁復(fù)合陶瓷材料:將上述已經(jīng)研磨好的由氧氮化鋁和氧化鋯構(gòu)成的混合粉體放入石墨磨具內(nèi)，并將其進(jìn)行初壓成型處理，然后將其放入熱壓燒結(jié)爐內(nèi)，加熱前先用真空泵將熱壓爐內(nèi)的空氣抽出，再通入氮?dú)庾鳛楸Ｗo(hù)氣體，燒結(jié)溫度為1800攝氏度，保溫時間為70分鐘，升溫速度為每分鐘10攝氏度，在燒結(jié)溫度下所加壓力為35兆帕,燒結(jié)完成后試樣隨爐冷卻。
[0016]實(shí)施例2
氮化鋁增強(qiáng)氧氮化鋁復(fù)合陶瓷材料的制備:
配料:分別稱量微米氧氮化鋁粉體175克和納米氧化鋯粉體25克待用再稱量適量乙醇溶液待用。
[0017]超聲分散納米氧化鋯粉體將上述稱量好的氧化鋯納米粉體放入100毫升的燒杯中再倒入適量乙醇溶液超聲分散5分鐘可制得氧化鋯溶液待用。
[0018]制備氧氮化鋁和氧化鋯構(gòu)成的混合漿料:將上述已經(jīng)稱量好的氧氮化鋁粉體倒入球磨罐內(nèi)，然后向該球磨罐內(nèi)倒入已經(jīng)分散好的納米氧化鋯溶液，最后倒入適量乙醇溶液，用玻璃棒攪拌后，再放入900克的氧化鋯磨球，封蓋，球磨36小時，可得到由氧氮化鋁和氧化鋯構(gòu)成的混合漿料，待用。
[0019]制備氧氮化鋁和氧化鋯構(gòu)成的混合粉體將上述已經(jīng)得到的氧氮化鋁和氧化鋯混合漿料在70攝氏度的烘箱內(nèi)進(jìn)行干燥處理36小時，并對干燥的混合粉體進(jìn)行研磨處理，可制得由氧氮化鋁和氧化鋯構(gòu)成的混合均勻的混合粉體。
[0020]制備氮化鋯增強(qiáng)氧氮化鋁復(fù)合陶瓷材料將上述已經(jīng)研磨好的由氧氮化鋁和氧化鋯構(gòu)成的混合粉體放入石墨磨具內(nèi)，并將其進(jìn)行初壓成型處理，然后將其放入熱壓燒結(jié)爐內(nèi)，加熱前先用真空泵將熱壓爐內(nèi)的空氣抽出，再通入氮?dú)庾鳛楸Ｗo(hù)氣體，燒結(jié)溫度為1900攝氏度，保溫時間為30分鐘，升溫速度為每分鐘10攝氏度，在燒結(jié)溫度下所加壓力為20兆帕，燒結(jié)完成后試樣隨爐冷卻。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種氮化鋯增強(qiáng)氧氮化鋁復(fù)合陶瓷材料的制備方法，其特征是:制備方法為:(I)、配料:原料為氧氮化鋁和氧化鋯粉體；其中氧氮化鋁的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為80、8%，氧化鋯的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為2(T2%，利用精密電子天平按照上述成分配比分別稱取適量的粉體，待用；再稱量適量的乙醇溶液，待用；(2)、超聲分散納米氧化鋯粉體:將上述已經(jīng)稱量好的氧化鋯粉體放入一定容量的燒杯中，再倒入適量的乙醇溶液,對其進(jìn)行超聲處理,超聲分散的時間為2 — 15分鐘，可制得氧化鋯溶液，待用；(3)、制備氧氮化鋁和氧化鋯構(gòu)成的混合漿料:將上述已經(jīng)稱量好的氧氮化鋁粉體倒入球磨罐內(nèi)，然后向該球磨罐內(nèi)倒入已經(jīng)分散好的氧化鋯溶液，最后倒入適量乙醇溶液，用玻璃棒攪拌后，再放入氧化鋯磨球，氧化鋯磨球的總質(zhì)量與原料氧氮化鋁和氧化鋯混合粉體的總質(zhì)量之比為4 一 5:1，封蓋，球磨12 — 48小時后，可得到由氧氮化鋁和氧化鋯構(gòu)成的混合漿料，待用；(4)、制備氧氮化鋁和氧化鋯構(gòu)成的混合粉體:將上述已經(jīng)得到的氧氮化鋁和氧化鋯混合漿料在6 (Τ100攝氏度的烘箱內(nèi)干燥處理12 — 48小時，并對干燥的混合粉體進(jìn)行研磨處理，可制得由氧氮化鋁和氧化鋯構(gòu)成的混合均勻的混合粉體；(5)、制備氮化鋁增強(qiáng)氧氮化鋁復(fù)合陶瓷材料:將上述已經(jīng)研磨好的由氧氮化鋁和氧化鋯構(gòu)成的混合粉體放入石墨磨具內(nèi)，并將其進(jìn)行初壓成型處理，然后將其放入熱壓燒結(jié)爐內(nèi)，加熱前先用真空泵將熱壓爐內(nèi)的空氣抽出，再通入氮?dú)庾鳛楸Ｗo(hù)氣體，在氮?dú)鈿夥障逻M(jìn)行燒結(jié)并制備氮化鋁增強(qiáng)氧氮化鋁復(fù)合陶瓷材料；其中，燒結(jié)溫度為1700~1900攝氏度，保溫時間為2 (Τ90分鐘，升溫速度為每分鐘5 — 30攝氏度，在燒結(jié)溫度下所加壓力為10 — 40兆一種西瓜保健酒的制作方法一種西瓜保健酒的制作方法帕。
【專利摘要】一種氮化鋯增強(qiáng)氧氮化鋁復(fù)合陶瓷材料的制備方法其制備方法為配料超聲分散納米氧化鋯粉體制備氧氮化鋁和氧化鋯構(gòu)成的混合漿料制備氧氮化鋁和氧化鋯構(gòu)成的混合粉體制備氮化鋁增強(qiáng)氧氮化鋁復(fù)合陶瓷材料該方法制備的氮化鋯增強(qiáng)氧氮化鋁陶瓷材料具有抗彎強(qiáng)度高的特點(diǎn)。
【IPC分類】C04B35/58, C04B35/622
【公開號】CN105503197
【申請?zhí)枴緾N201410498729
【發(fā)明人】徐聰
【申請人】青島誠一知識產(chǎn)權(quán)服務(wù)有限公司
【公開日】2016年4月20日
【申請日】2014年9月26日