專利名稱：含鉭酸鋰顆粒的氧化鋁基陶瓷復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氧化鋁基陶瓷復(fù)合材料及其制備方法。
技術(shù)背景A1203是基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)陶瓷材料之一，它具有高熔點(diǎn)、高硬度、絕緣、耐熱 等特性，因此受到材料工作者的重視，其研究重點(diǎn)始終放在如何克服其脆性以 改善性能的穩(wěn)定可靠性方面。Al203陶瓷已廣泛應(yīng)用于宇航、核能、能源、冶金、電子、生物化學(xué)等領(lǐng)域。我國生產(chǎn)的致密Al203陶瓷， 一般燒結(jié)溫度高達(dá)1620 165(TC，帶來的結(jié)果是能量消耗大，窯爐、加熱元件、推板磚和承燒 板的壽命縮短，變形嚴(yán)重，且產(chǎn)品致密A1203陶瓷的抗彎強(qiáng)度低僅為432.3MPa、 斷裂韌性較低為4.4MPa-m1/2。目前，有將Nd2Ti207作為第二相加入到A1203 基體中，使斷裂韌性得到一定的改善，但燒結(jié)溫度仍高達(dá)1450 150(TC。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中生產(chǎn)氧化鋁陶瓷復(fù)合材料的燒結(jié)溫度 高、抗彎強(qiáng)度低和斷裂韌性較低的問題，而提供一種含鉭酸鋰顆粒的氧化鋁基 陶瓷復(fù)合材料及其制備方法。本發(fā)明含鉭酸鋰顆粒的氧化鋁基陶瓷復(fù)合材料是按體積百分比將5% 30%鉭酸鋰粉末和70% 95%氧化鋁粉末混合制備而成。制備含鉭酸鋰顆粒的氧化鋁基陶瓷復(fù)合材料按以下步驟實(shí)現(xiàn)一、按體積百 分比將5% 30%鉭酸鋰粉末和70% 95°/。氧化鋁粉末混合，加入混合介質(zhì)， 以200 300r/min的速率球磨2 36h，得混合漿料；二、將混合漿料置于電爐 上攪拌、烘干，得混合均勻的鉭酸鋰與氧化鋁粉末；三、將混合均勻的鉭酸鋰 與氧化鋁粉末放入模具，置于燒結(jié)爐內(nèi)，充入保護(hù)氣體，在溫度為1250 1300。C、壓力為15 30MPa的條件下燒結(jié)0.5 3h，得含鉭酸鋰顆粒的氧化鋁 基陶瓷復(fù)合材料。本發(fā)明制備的含鉭酸鋰顆粒的氧化鋁基陶瓷復(fù)合材料性能優(yōu)異，在1300。C燒結(jié)所得致密度達(dá)99.99%，在室溫下用三點(diǎn)彎曲法測試得到的抗彎強(qiáng) 度為445.9 492.9MPa，用單邊切口梁法測得的斷裂韌性為4.8 5.37MPa'm1/2;
適用于制作耐磨材料和精密機(jī)械零部件等結(jié)構(gòu)陶瓷器件。本發(fā)明含鉭酸鋰顆粒 的氧化鋁基陶瓷復(fù)合材料的制備方法簡單，成本低，適合工業(yè)化生產(chǎn)。


圖1是具體實(shí)施方式
九中所得含鉭酸鋰顆粒的氧化鋁基陶瓷復(fù)合材料的 XRD譜圖，參表示八1203， V表示LiTa03。
具體實(shí)施例方式
具體實(shí)施方式
一本實(shí)施方式含鉭酸鋰顆粒的氧化鋁基陶瓷復(fù)合材料是按
體積百分比將5% 30%鉭酸鋰粉末和70% 95%氧化鋁粉末混合制備而成。
本實(shí)施方式中鉭酸鋰粉末純度為99.9%，粒徑為3)um;氧化鋁粉末純度為 99.9%，粒徑為300nm。
具體實(shí)施方式
二本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一的不同是按體積百分比將15%鉭酸鋰粉末和85%氧化鋁粉末混合制備而成。其它與具體實(shí)施方式
一相 同。
具體實(shí)施方式
三本實(shí)施方式制備含鉭酸鋰顆粒的氧化鋁基陶瓷復(fù)合材料
按以下步驟實(shí)現(xiàn) 一、按體積百分比將5% 30%鉭酸鋰粉末和70% 95%氧 化鋁粉末混合，加入混合介質(zhì)，以200 300r/min的速率球磨2 36h，得混合 衆(zhòng)料；二、將混合槳料置于電爐上攪拌、烘干，得混合均勻的鉭酸鋰與氧化鋁 粉末；三、將混合均勻的鉭酸鋰與氧化鋁粉末放入模具，置于燒結(jié)爐內(nèi)，充入 保護(hù)氣體，在溫度為1250 1300°C、壓力為15 30MPa的條件下燒結(jié)0.5 3h，得含鉭酸鋰顆粒的氧化鋁基陶瓷復(fù)合材料。
具體實(shí)施方式
四本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
三的不同是步驟一中按體積 百分比將10%鉭酸鋰粉末和90%氧化鋁粉末混合。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí) 施方式三相同。
具體實(shí)施方式
五本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
三的不同是步驟一中混合介 質(zhì)為乙醇或丙酮。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
三相同。
具體實(shí)施方式
六本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
三的不同是步驟一中以250r/min的速率球磨24h。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
三相同。
具體實(shí)施方式
七本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
三的不同是步驟一混合過程
中加入氧化鋁磨球或氧化鋯磨球。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
三相同。
具體實(shí)施方式
八本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
三的不同是步驟三中充入保
護(hù)氣體為氫氣、氬氣或氮?dú)?。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
三相同。
具體實(shí)施方式
九本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
三的不同是步驟三中在溫度
為1300°C、壓力為25MPa的條件下燒結(jié)lh。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
三相同。
具體實(shí)施方式
十本實(shí)施方式制備含鉭酸鋰顆粒的氧化鋁基陶瓷復(fù)合材料
按以下步驟實(shí)現(xiàn) 一、按體積百分比將15%鉭酸鋰粉末和85%氧化鋁粉末混 合，以250r/min的速率球磨24h，得混合漿料；二、將混合漿料置于電爐上攪 拌、烘干，得混合均勻的鉭酸鋰與氧化鋁粉末；三、將混合均勻的鉭酸鋰與氧 化鋁粉末放入模具，置于燒結(jié)爐內(nèi)，充入氮?dú)?，在溫度?300。C、壓力為25MPa 的條件下燒結(jié)lh，得含鉭酸鋰顆粒的氧化鋁基陶瓷復(fù)合材料；經(jīng)測試，本實(shí) 施方式所得含鉭酸鋰顆粒的氧化鋁基陶瓷復(fù)合材料的致密度為99.99%，與現(xiàn) 有技術(shù)在1500°C下燒結(jié)致密度相當(dāng)，但燒結(jié)溫度降低了 200°C;在室溫下用 三點(diǎn)彎曲法測試得到的抗彎強(qiáng)度為492.9MPa，用單邊切口梁法測得的斷裂韌 性為5.37MPa.m1/2、彈性模量為334.5GPa、維氏硬度為16.8GPa，其中抗彎強(qiáng) 度和斷裂韌性本別是現(xiàn)有技術(shù)中1500。C熱壓燒結(jié)制備的致密A1203陶瓷的 1.14倍和122倍；該復(fù)合材料的XRD譜圖(圖1)中，可看出只有LiTa03和 A1203的衍射峰，沒有其它物質(zhì)的衍射峰出現(xiàn)，說明燒結(jié)后LiTa03和A1203 能穩(wěn)定共存。
權(quán)利要求
1、含鉭酸鋰顆粒的氧化鋁基陶瓷復(fù)合材料，其特征在于含鉭酸鋰顆粒的氧化鋁基陶瓷復(fù)合材料是按體積百分比將5％～30％鉭酸鋰粉末和70％～95％氧化鋁粉末混合制備而成。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的含鉭酸鋰顆粒的氧化鋁基陶瓷復(fù)合材料，其特 征在于按體積百分比將15%鉭酸鋰粉末和85%氧化鋁粉末混合制備而成。
3、 制備權(quán)利要求1所述含鉭酸鋰顆粒的氧化鋁基陶瓷復(fù)合材料的方法， 其特征在于含鉭酸鋰顆粒的氧化鋁基陶瓷復(fù)合材料按以下步驟制備 一、按體 積百分比將5% 30%鉭酸鋰粉末和70°/。 95%氧化鋁粉末混合，加入混合介 質(zhì)，以200 300r/min的速率球磨2 36h，得混合漿料；二、將混合漿料置于 電爐上攪拌、烘干，得混合均勻的鉭酸鋰與氧化鋁粉末；三、將混合均勻的鉭 酸鋰與氧化鋁粉末放入模具，置于燒結(jié)爐內(nèi)，充入保護(hù)氣體，在溫度為1250 1300°C、壓力為15 30MPa的條件下燒結(jié)0.5 3h，得含鉭酸鋰顆粒的氧化鋁 基陶瓷復(fù)合材料。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的含鉭酸鋰顆粒的氧化鋁基陶瓷復(fù)合材料及其制 備方法，其特征在于步驟一中按體積百分比將10%鉭酸鋰粉末和90%氧化鋁 粉末混合。
5、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的含鉭酸鋰顆粒的氧化鋁基陶瓷復(fù)合材料及其制 備方法，其特征在于步驟一中混合介質(zhì)為乙醇或丙酮。
6、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的含鉭酸鋰顆粒的氧化鋁基陶瓷復(fù)合材料及其制 備方法，其特征在于步驟一中以250r/min的速率球磨24h。
7、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的含鉭酸鋰顆粒的氧化鋁基陶瓷復(fù)合材料及其制 備方法，其特征在于步驟一混合過程中加入氧化鋁磨球或氧化鋯磨球。
8、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的含鉭酸鋰顆粒的氧化鋁基陶瓷復(fù)合材料及其制 備方法，其特征在于步驟三中充入保護(hù)氣體為氫氣、氬氣或氮?dú)狻?br> 9、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的含鉭酸鋰顆粒的氧化鋁基陶瓷復(fù)合材料及其制備方法，其特征在于步驟三中在溫度為1300。C、壓力為25MPa的條件下燒結(jié) lh。
全文摘要
含鉭酸鋰顆粒的氧化鋁基陶瓷復(fù)合材料及其制備方法，它涉及一種氧化鋁基陶瓷復(fù)合材料及其制備方法。它解決了現(xiàn)有技術(shù)中生產(chǎn)氧化鋁陶瓷復(fù)合材料的燒結(jié)溫度高、抗彎強(qiáng)度低和斷裂韌性較低的問題。本發(fā)明含鉭酸鋰顆粒的氧化鋁基陶瓷復(fù)合材料是按體積百分比將5％～30％鉭酸鋰粉末和70％～95％氧化鋁粉末混合制備而成。制備步驟將鉭酸鋰粉末和氧化鋁粉末濕混、球磨后烘干，得混合均勻的鉭酸鋰與氧化鋁粉末，再放入模具中，經(jīng)燒結(jié)得含鉭酸鋰顆粒的氧化鋁基陶瓷復(fù)合材料。本發(fā)明所得含鉭酸鋰顆粒的氧化鋁基陶瓷復(fù)合材料致密度達(dá)99～99.99％，具有所需燒結(jié)溫度低、抗彎強(qiáng)度高達(dá)445.9～492.9MPa、斷裂韌性達(dá)4.8～5.37MPa·m^1/2。
文檔編號C04B35/10GK101219890SQ20081006385
公開日2008年7月16日 申請日期2008年1月14日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月14日
發(fā)明者劉艷玫, 玉 周, 張有鳳, 賈德昌 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)