本發(fā)明涉及陶瓷材料及其應(yīng)用領(lǐng)域，具體地，涉及一種鋯基復(fù)合陶瓷材料及其制備方法與外殼或裝飾品。

背景技術(shù)：

隨著科學(xué)技術(shù)的高度發(fā)展，消費者對陶瓷材料的性能和質(zhì)量的要求越來越高。氧化鋯陶瓷由于其具有比其他類型陶瓷耐腐蝕性好、硬度高、以及強(qiáng)度高的特點有著廣泛應(yīng)用。然而，在制作大面積外觀件時，雖然現(xiàn)有的氧化鋯陶瓷的韌性(達(dá)到5-6MPa·m^1/2)比其他類型的陶瓷要高一些，但仍然存在不耐摔的缺點。而且，現(xiàn)有的氧化鋯陶瓷的顏色通常為白色，太過單一，且并不美觀。因此，若想采用氧化鋯陶瓷制作外觀件，還需要對氧化鋯陶瓷的色度和韌性(抗摔)進(jìn)一步改良。

目前，市面上釔穩(wěn)定的氧化鋯粉體已經(jīng)較為成熟，對于氧化鋯陶瓷的改良通常是建立在釔穩(wěn)定的氧化鋯粉體基礎(chǔ)上。為了改良氧化鋯陶瓷的韌性，常規(guī)的增韌方法包括：促使氧化鋯陶瓷發(fā)生相變，或者在氧化鋯陶瓷中添加第二結(jié)構(gòu)相以增韌等。雖然現(xiàn)有的這些常規(guī)的增韌方法能夠在一定程度上起到增韌作用，然而這些方法通常只能針對于白色陶瓷。至今還沒有能夠同時達(dá)到增韌抗摔和染色的方法。

例如，在中國專利No.02111146.4中公開了一種Mg穩(wěn)定TZP陶瓷。這種陶瓷通過摻雜Mg能夠起到一部分增韌的效果，但是這種效果不明顯。而且根據(jù)這種方法制備出的陶瓷樣品強(qiáng)度偏低，只有590MPa左右，這樣的強(qiáng)度無法制備出大面積的薄片(易斷)。另外，這種方法也僅是針對白色陶瓷，其應(yīng)用范圍較窄。

由上述內(nèi)容可知，目前氧化鋯陶瓷的抗摔性能還需要進(jìn)一步改進(jìn)，以提出一種具有優(yōu)異抗摔性能的陶瓷；同時還需要對氧化鋯陶瓷的色度進(jìn)行進(jìn)一步改進(jìn)，以獲得一種兼具優(yōu)異的抗摔性能和色度的氧化鋯陶瓷，以適應(yīng)于市場需求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種鋯基復(fù)合陶瓷材料及其制備方法與外殼或裝飾品，以提供一種抗摔性能較好的鋯基復(fù)合陶瓷。

為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的第一個方面，提供一種鋯基復(fù)合陶瓷材料，該陶瓷材料含有氧化鋯基體，以及分散在所述氧化鋯基體中的立方結(jié)構(gòu)Sr_0.82NbO₃穩(wěn)定相和La_0.8Sr_0.2MnO₃相。

根據(jù)本發(fā)明的第二個方面，提供了一種鋯基復(fù)合陶瓷材料的制備方法，該制備方法包括以下步驟：S1、將氧化鋯粉體、La_0.8Sr_0.2MnO₃粉體、SrCO₃粉體和Nb₂O₅粉體和粘結(jié)劑混合，形成混合漿料，其中所述SrCO₃粉體和Nb₂O₅粉體的摩爾比為1.64:1；S2、將所述混合漿料依次進(jìn)行干燥、成型、以及燒結(jié)形成所述鋯基復(fù)合陶瓷材料。

根據(jù)本發(fā)明的第三個方面，提供了一種鋯基復(fù)合陶瓷材料，該鋯基復(fù)合陶瓷材料由本發(fā)明鋯基復(fù)合陶瓷材料的制備方法制備而成。

根據(jù)本發(fā)明的第四個方面，提供了一種外殼或裝飾品，該外殼或裝飾品由本發(fā)明上述鋯基復(fù)合陶瓷材料制備而成。

本發(fā)明鋯基復(fù)合陶瓷材料通過在氧化鋯基體中分散立方結(jié)構(gòu)Sr_0.82NbO₃穩(wěn)定相和La_0.8Sr_0.2MnO₃相，能夠有效地提高鋯基復(fù)合陶瓷材料的韌性和抗摔性能，使其適用于制備類似于外殼或裝飾品的大面積外觀件。

本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將在隨后的具體實施方式部分予以詳細(xì)說明。

附圖說明

附圖是用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與下面的具體實施方式一起用于解釋本發(fā)明，但并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在附圖中：

圖1示出了證明例1所制備的P1的XRD衍射圖譜，以及SrNb₆O₁₆(00-045-0228)和Sr₂Nb₂O₇(01-070-0114)的標(biāo)準(zhǔn)卡片；

圖2示出了證明例2所制備的P2的XRD衍射圖譜，以及四方相氧化鋯(00-017-0923)、單斜相氧化鋯(01-083-0939)和Sr_0.82NbO₃(00-009-0079)標(biāo)準(zhǔn)卡片。

具體實施方式

以下對本發(fā)明的具體實施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的具體實施方式僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。

正如背景技術(shù)部分所指出的目前氧化鋯陶瓷的抗摔性能還需要進(jìn)一步改進(jìn)，為此，本發(fā)明的發(fā)明人針對于氧化鋯陶瓷進(jìn)行了大量的研究，并提出了一種鋯基復(fù)合陶瓷材料。該陶瓷材料含有氧化鋯基體，以及分散在所述氧化鋯基體中(內(nèi)部和表面上)的立方結(jié)構(gòu)Sr_0.82NbO₃穩(wěn)定相和La_0.8Sr_0.2MnO₃相。

本發(fā)明上述鋯基復(fù)合陶瓷材料通過在氧化鋯基體中(內(nèi)部和表面上)分散立方結(jié)構(gòu)Sr_0.82NbO₃穩(wěn)定相和La_0.8Sr_0.2MnO₃相，能夠有效地提高鋯基復(fù)合陶瓷材料的韌性和抗摔性能，使其適用于制備類似于外殼或裝飾品的大面積外觀件。

在本發(fā)明中對于立方結(jié)構(gòu)Sr_0.82NbO₃穩(wěn)定相和La_0.8Sr_0.2MnO₃相的含量并沒有特殊的要求，只要在氧化鋯基體中含有這兩種結(jié)構(gòu)相就能夠在一定程度上對鋯基復(fù)合陶瓷材料的韌性起到調(diào)節(jié)作用。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以參照 本領(lǐng)域中常用輔料的用量合理地調(diào)節(jié)氧化鋯基體中立方結(jié)構(gòu)Sr_0.82NbO₃穩(wěn)定相和La_0.8Sr_0.2MnO₃相的含量。

在本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式中，以氧化鋯的含量為100mol％為基準(zhǔn)，上述鋯基復(fù)合陶瓷材料中含有0.2-8mol％的立方結(jié)構(gòu)Sr_0.82NbO₃穩(wěn)定相、以及0.8-5mol％的La_0.8Sr_0.2MnO₃相。更優(yōu)選以氧化鋯的含量為100mol為基準(zhǔn)，所述鋯基復(fù)合陶瓷材料中含有1-6.1mol％的立方結(jié)構(gòu)Sr_0.82NbO₃穩(wěn)定相、以及1-4.5mol％的La_0.8Sr_0.2MnO₃相。通過將陶瓷材料中的立方結(jié)構(gòu)Sr_0.82NbO₃穩(wěn)定相和La_0.8Sr_0.2MnO₃相的含量限定在上述范圍內(nèi)，有利于獲得韌性和抗摔性能相對更優(yōu)，且呈現(xiàn)黑色(優(yōu)選黑灰色)的鋯基復(fù)合陶瓷材料。

在制備本發(fā)明上述鋯基復(fù)合陶瓷材料的過程中，所使用的原料包括氧化鋯粉體、La_0.8Sr_0.2MnO₃粉體、SrCO₃粉體和Nb₂O₅粉體。其中優(yōu)選地，所添加的氧化鋯粉體為3mo1％釔穩(wěn)定的四方相氧化鋯粉體，此時所形成的鋯基復(fù)合陶瓷材料中氧化鋯基體為3mo1％釔穩(wěn)定的氧化鋯基體。添加La_0.8Sr_0.2MnO₃粉體能夠在氧化鋯基體中形成La_0.8Sr_0.2MnO₃相，La_0.8Sr_0.2MnO₃相的形成能夠使得鋯基復(fù)合陶瓷材料呈現(xiàn)黑色，特別是黑灰色；SrCO₃粉體和Nb₂O₅粉體能夠在氧化鋯基體中燒結(jié)形成立方結(jié)構(gòu)Sr_0.82NbO₃穩(wěn)定相。

在本發(fā)明上述鋯基復(fù)合陶瓷材料中，推定原料中SrCO₃(碳酸鍶)粉體和Nb₂O₅(五氧化二鈮)粉體能完全反應(yīng)生成立方結(jié)構(gòu)Sr_0.82NbO₃穩(wěn)定相，故而，在本發(fā)明中立方結(jié)構(gòu)Sr_0.82NbO₃穩(wěn)定相的含量是根據(jù)SrCO₃(碳酸鍶)粉體和Nb₂O₅(五氧化二鈮)粉體的投料比計量換算所得。

在本發(fā)明中對于所使用的氧化鋯粉體、La_0.8Sr_0.2MnO₃粉體、SrCO₃粉體和Nb₂O₅粉體的粒徑并沒有特殊要求，可以參照本領(lǐng)域制備陶瓷材料時的對于原料粒徑的常規(guī)選擇。例如所添加的氧化鋯粉體的粒徑D₅₀可以為 0.1-1μm；優(yōu)選為0.5-0.8μm；所添加的La_0.8Sr_0.2MnO₃粉體的粒徑D₅₀為0.1-2μm，優(yōu)選為0.2-0.7μm。所添加的SrCO₃粉體和Nb₂O₅粉體的粒徑為0.2-5μm。其中粒徑D₅₀為體積平均粒徑，其是通過將待測粉體分散在水中，然后超聲震蕩30分鐘，用激光粒度儀進(jìn)行粒度測試獲得。

在本發(fā)明上述鋯基復(fù)合陶瓷材料中，通過含有La_0.8Sr_0.2MnO₃相，就能夠使得鋯基復(fù)合陶瓷材料在一定程度上呈現(xiàn)黑色，為了更進(jìn)一步優(yōu)化上述鋯基鋯基復(fù)合陶瓷材料的色度，使其純正發(fā)亮，在本發(fā)明中優(yōu)選鋯基鋯基復(fù)合陶瓷材料的L值為18.5-20，a值為1.5-3，b值為1-2。其中L、a和b值是指CIELab顏色空間中的色坐標(biāo)。

本發(fā)明上述鋯基復(fù)合陶瓷材料可以通過將氧化鋯粉體、La_0.8Sr_0.2MnO₃粉體以及具有立方結(jié)構(gòu)Sr_0.82NbO₃穩(wěn)定相的物質(zhì)粉體混合后，經(jīng)干燥、成型、燒結(jié)處理制得，其制備方法可以參照本領(lǐng)域的常規(guī)工藝方法，只要所形成的陶瓷材料中含有La_0.8Sr_0.2MnO₃相以及立方結(jié)構(gòu)Sr_0.82NbO₃穩(wěn)定相即可。

然而，由于現(xiàn)有的具有立方結(jié)構(gòu)Sr_0.82NbO₃穩(wěn)定相的物質(zhì)粉體的價格相對昂貴，使其并不利于上述鋯基復(fù)合陶瓷材料的廣泛應(yīng)用。為此，本發(fā)明的發(fā)明人采用了價格比較低廉的SrCO₃粉體和Nb₂O₅粉體，將兩者按比例在氧化鋯粉體中燒結(jié)以形成立方結(jié)構(gòu)Sr_0.82NbO₃穩(wěn)定相。

在本發(fā)明中進(jìn)一步提供了一種鋯基復(fù)合陶瓷材料的制備方法。該制備方法包括以下步驟：S1、將氧化鋯粉體、La_0.8Sr_0.2MnO₃粉體、SrCO₃粉體和Nb₂O₅粉體和粘結(jié)劑混合，形成混合漿料，其中所述SrCO₃粉體和Nb₂O₅粉體的摩爾比為1.64:1；S2、將所述混合漿料依次進(jìn)行干燥、成型、以及燒結(jié)形成所述鋯基復(fù)合陶瓷材料。

本發(fā)明所提供的這種方法，通過添加SrCO₃粉體和Nb₂O₅粉體(兩者具有與燒結(jié)助劑相似的作用)，可以在相同條件下相對降低鋯基復(fù)合陶瓷材料 的燒結(jié)溫度，促使所獲得的陶瓷材料結(jié)構(gòu)更為致密。同時，SrCO₃粉體和Nb₂O₅粉體通過混和燒結(jié)能夠形成立方結(jié)構(gòu)Sr_0.82NbO₃穩(wěn)定相，在鋯基復(fù)合陶瓷材料的氧化鋯基體中(內(nèi)部和表面上)分散立方結(jié)構(gòu)Sr_0.82NbO₃穩(wěn)定相和La_0.8Sr_0.2MnO₃相，能夠有效地提高鋯基復(fù)合陶瓷材料的韌性和抗摔性能，使其適用于制備類似于外殼或裝飾品的大面積外觀件。

在本發(fā)明上述制備方法中，所使用的La_0.8Sr_0.2MnO₃粉體可以是市售產(chǎn)品，也可以通過常規(guī)方法制備。在本發(fā)明中優(yōu)選地，上述La_0.8Sr_0.2MnO₃粉體的制備方法包括：將含有La的化合物(例如含有La的氧化物或碳酸鹽)、含有Sr的化合物(例如含有Sr的氧化物或碳酸鹽)以及含有Mn的化合物(例如含有Mn的氧化物或碳酸鹽)按比例(例如含有La的化合物以La計、含有Sr的化合物以Sr計、含有Mn的化合物以Mn計摩爾比為(0.78-0.82：0.19-0.21：1)研磨混合(優(yōu)選球磨混合)，在1100℃～1300℃下保溫?zé)Y(jié)1～2h，然后研磨粉碎(優(yōu)選球磨分散)至微米級粉體，獲得所述La_0.8Sr_0.2MnO₃粉體。

在本發(fā)明上述制備方法的S1中，對于各種原料的混合方法并沒有特殊要求，參照本領(lǐng)域常規(guī)混料方法即可。在本發(fā)明中優(yōu)選地，所述S1形成混合漿料的步驟包括：S11、將氧化鋯粉體、La_0.8Sr_0.2MnO₃粉體、SrCO₃粉體和Nb₂O₅粉體混合研磨(優(yōu)選為球磨)，形成預(yù)混體；S12、將所述預(yù)混體與粘結(jié)劑混合研磨(優(yōu)選為球磨)，形成所述混合漿料。通過這樣的方式進(jìn)行混料，所形成噴霧漿料中各原料分散的更為均勻，進(jìn)而有利于獲得抗摔性能更好，且顏色更為均勻的鋯基復(fù)合陶瓷材料。

在本發(fā)明上述制備方法的S1中，對于氧化鋯粉體、La_0.8Sr_0.2MnO₃粉體和SrCO₃粉體和Nb₂O₅粉體的用量比例并沒有特殊要求，只要在所制備的鋯基復(fù)合陶瓷材料中同時含有立方結(jié)構(gòu)Sr_0.82NbO₃穩(wěn)定相和La_0.8Sr_0.2MnO₃相即可在一定程度上實現(xiàn)本發(fā)明的目的。然而，為了優(yōu)化所制備的鋯基復(fù)合陶 瓷材料的韌性和抗摔性能，并使得鋯基復(fù)合陶瓷材料呈現(xiàn)黑色，特別是黑灰色，在本發(fā)明中上述制備方法的S1中，優(yōu)選氧化鋯粉體、La_0.8Sr_0.2MnO₃粉體和SrCO₃粉體的摩爾比為100:(0.8-5):(0.164-6.56)，優(yōu)選為100:(1-4.5):(0.8-5)。優(yōu)選地，所添加的氧化鋯粉體為3mo1％釔穩(wěn)定的四方相氧化鋯粉體。

在本發(fā)明上述制備方法的S1中，對于粘結(jié)劑的類型和用量均沒有特殊要求，可以參照本領(lǐng)域的常規(guī)方法選擇原料及用量，例如可以選擇的粘結(jié)劑包括但不限于PVA或者聚乙二醇4000，粘結(jié)劑的用量為氧化鋯粉體總重量的0.2-2wt％。

在本發(fā)明上述制備方法的S2中，對于干燥的工藝條件并沒有特殊要求，參照本領(lǐng)域常規(guī)工藝方法即可。在本發(fā)明中優(yōu)選采用噴霧干燥方法，且所述噴霧干燥的條件包括：進(jìn)風(fēng)溫度為220-260℃，出風(fēng)溫度為100-125℃，離心轉(zhuǎn)速為10-20rpm。

在本發(fā)明上述制備方法的S2中，對于成型的工藝并沒有特殊要求，可以采用干壓成型、等靜壓成型、注射成型、熱壓鑄成型等傳統(tǒng)成型方式。在本發(fā)明優(yōu)選采用干壓成型，優(yōu)選所述干壓成型的條件包括：采用噸位為150-200的壓機(jī)，在干壓壓力為6-12MPa條件下成型20-60s。

在本發(fā)明上述制備方法的S2中，對于燒結(jié)的工藝并沒有特殊要求，燒結(jié)采用普通的馬弗爐空氣常壓燒結(jié)即可。優(yōu)選地，所述燒結(jié)的步驟包括，將成型所得的預(yù)制件在1330-1430℃，優(yōu)選1330-1400℃，更優(yōu)選1350-1390℃下燒結(jié)1-2h。

更優(yōu)選地，所述S3中燒結(jié)步驟包括，將所述成型所得的預(yù)制件從室溫經(jīng)350-450min升至550-650℃后保溫1.5-2.5h，再經(jīng)250-350min升至1100-1200℃后保溫1.5-2.5h，再經(jīng)120-180min升至1250-1350℃后保溫1.5-2.5h，再經(jīng)30-60min升至1350-1390℃后保溫1-2h，然后經(jīng)過 120-180min分鐘降至900℃，最后自然冷卻至室溫。

在本發(fā)明上述制備方法中，對于S1中研磨過程中并沒有特殊要求，只要能夠?qū)崿F(xiàn)原料的充分混合即可，優(yōu)選地，所述研磨的方式為球磨，在球磨過程中，使用具有氧化鋯陶瓷內(nèi)襯的球磨罐，以及氧化鋯研磨球。

在本發(fā)明上述制備方法中，球磨步驟通常需要添加球磨溶液，在本發(fā)明中可以采用的球磨溶液包括但不限于用水和/或C₁-C₅醇，優(yōu)選地，所述球磨溶液為水和/或C₁-C₅的一元醇。C₁-C₅的一元醇可以為甲醇、乙醇、正丙醇、2-丙醇、正丁醇、2-丁醇、2-甲基-1-丙醇、2-甲基-2-丙醇、正戊醇、2-甲基-1-丁醇、3-甲基-1-丁醇、2-甲基-2-丁醇、3-甲基-2-丁醇和2,2-二甲基-1-丙醇中的一種或多種。更優(yōu)選地，所述球磨溶液為水和/或乙醇。

同時，在本發(fā)明中還提供了一種鋯基復(fù)合陶瓷材料，該鋯基復(fù)合陶瓷材料由上述鋯基復(fù)合陶瓷材料的制備方法制備而成。所述陶瓷材料含有氧化鋯基體，以及分散在所述氧化鋯基體中的立方結(jié)構(gòu)Sr_0.82NbO₃穩(wěn)定相和La_0.8Sr_0.2MnO₃相。

優(yōu)選地，以氧化鋯的含量為100mol％為基準(zhǔn)，所述鋯基復(fù)合陶瓷材料中含有0.2-8mol％的立方結(jié)構(gòu)Sr_0.82NbO₃穩(wěn)定相、以及0.8-5mol％的La_0.8Sr_0.2MnO₃相。優(yōu)選地，以氧化鋯的含量為100mol％為基準(zhǔn)，所述鋯基復(fù)合陶瓷材料中含有1-6.1mol％的立方結(jié)構(gòu)Sr_0.82NbO₃穩(wěn)定相、以及1-4.5mol％的La_0.8Sr_0.2MnO₃相。優(yōu)選地，所述陶瓷材料的L值為18.5-20，a值為1.5-3，b值為1-2。

在本發(fā)明上述鋯基復(fù)合陶瓷材料的制備方法中，推定原料中SrCO₃(碳酸鍶)粉體和Nb₂O₅(五氧化二鈮)粉體完全反應(yīng)生成立方結(jié)構(gòu)Sr_0.82NbO₃穩(wěn)定相，故而，所制備的鋯基復(fù)合陶瓷材料中立方結(jié)構(gòu)Sr_0.82NbO₃穩(wěn)定相的含量是根據(jù)SrCO₃(碳酸鍶)粉體和Nb₂O₅(五氧化二鈮)粉體的投料比計量換算所得。

另外，在本發(fā)明中還提供了一種外殼或裝飾品，所述外殼或裝飾品由本發(fā)明上述鋯基復(fù)合陶瓷材料制備而成。上述外殼或裝飾品通過采用上述鋯基復(fù)合陶瓷材料制備而成，不但具有較好的韌性和抗摔性能；而且，通過合理的配置鋯基復(fù)合陶瓷材料中的結(jié)構(gòu)相含量，還可以獲得顏色(黑色，特別是黑灰色)純正，表面更為光亮的外殼或裝飾品。

以下將結(jié)合具體實施例及對比例以進(jìn)一步詳細(xì)描述本發(fā)明鋯基復(fù)合陶瓷材料及其制備方法，并說明本發(fā)明鋯基復(fù)合陶瓷材料及其制備方法的有益效果。

一、原料說明

(1)氧化鋯粉體：商購自東方鋯業(yè)公司OZ-3Y-7型號的產(chǎn)品(粒度D₅₀為0.7μm)，為3mo1％釔穩(wěn)定的四方相氧化鋯粉體；

(2)SrCO₃粉體：商購自公司上海典揚(yáng)實業(yè)(粒度D₅₀為1μm)，純度為99％；

(3)Nb₂O₅粉體：商購自揚(yáng)州三和公司(粒度D₅₀為1μm)，純度為99.5％；

(4)La_0.8Sr_0.2MnO₃粉體(粒度D₅₀為0.5μm)：將La₂(CO₃)₃、SrCO₃和MnCO₃按照0.8：0.2：1的摩爾比球磨混合，烘干，在1200℃下保溫?zé)Y(jié)1.5h，然后球磨粉碎至微米級粉體，獲得所述La_0.8Sr_0.2MnO₃粉體；

(5)粘結(jié)劑：商購自可樂麗公司的聚乙二醇4000，以及商購自可樂麗公司的PVA217。

二、證明例

在如下證明例1和2所涉及的X射線衍射相分析中：

測試儀器：X射線衍射相分析儀。

測試條件：采用CuKa輻射，測試管壓為40KV，管流為20mA，掃描 模式為theta/2theta(θ/2θ)；掃描方式為continue；掃描范圍：10-80°，步進(jìn)角度為0.04°。

證明例1

用于證明Nb₂O₅粉體與SrCO₃粉體按摩爾比1:1.64在空氣中燒結(jié)無法生成立方結(jié)構(gòu)Sr_0.82NbO₃穩(wěn)定相。

原料：SrCO₃粉體與Nb₂O₅粉體，兩者的摩爾比為1.64:1。

制備方法：

S1、將SrCO₃粉體和Nb₂O₅粉體在球磨罐中加酒精球磨8小時形成混合物，烘干后待用；

S2、將干燥的所述混合物從室溫經(jīng)400min升至600℃后保溫2h，再經(jīng)300min升至1150℃后保溫2h，再經(jīng)150min升至1300℃后保溫2h，再經(jīng)50min升至1450℃后保溫1.5h，然后經(jīng)過150min分鐘降至900℃，最后自然冷卻至室溫，形成燒結(jié)物，記為P1。

X射線衍射相分析結(jié)果：如圖1所示，在圖1示出了證明例1所制備的P1的XRD衍射圖譜，以及SrNb₆O₁₆(00-045-0228)和Sr₂Nb₂O₇(01-070-0114)的標(biāo)準(zhǔn)卡片。由圖1中可以看出，上述證明例1所制備的燒結(jié)物P1中主要含有SrNb₆O₁₆相和Sr₂Nb₂O₇相，其中并不含有立方結(jié)構(gòu)Sr_0.82NbO₃穩(wěn)定相，由此可見，將Nb₂O₅粉體與SrCO₃粉體按摩爾比1:1.64在空氣中燒結(jié)無法生產(chǎn)立方結(jié)構(gòu)Sr_0.82NbO₃穩(wěn)定相。

證明例2

用于證明Nb₂O₅粉體與SrCO₃粉體按摩爾比1:1.64在氧化鋯基體中燒結(jié)能夠生成立方結(jié)構(gòu)Sr_0.82NbO₃穩(wěn)定相。

原料：氧化鋯，用量為200g；Nb₂O₅粉體，用量為氧化鋯總摩爾量的 25mol％，SrCO₃粉體，其與Nb₂O₅粉體的摩爾比為1.64:1。

制備方法：

S1、先將氧化鋯粉體、SrCO₃粉體和Nb₂O₅粉體在球磨罐中加酒精球磨8小時形成混合物，烘干后待用；

S2、將干燥的所述混合物從室溫經(jīng)400min升至600℃后保溫2h，再經(jīng)300min升至1150℃后保溫2h，再經(jīng)150min升至1300℃后保溫2h，再經(jīng)50min升至1450℃后保溫1.5h，然后經(jīng)過150min分鐘降至900℃，最后自然冷卻至室溫，形成燒結(jié)物，記為P2。

X射線衍射相分析結(jié)果：如圖2所示，在圖2中示出了證明例2所制備的燒結(jié)物P2的XRD衍射圖譜，以及四方相氧化鋯(00-017-0923)、單斜相氧化鋯(01-083-0939)和Sr_0.82NbO₃(00-009-0079)的標(biāo)準(zhǔn)卡片，由圖2中對比可以看出，上述證明例2所制備的燒結(jié)物P2中含有四方相氧化鋯、單斜相氧化鋯和立方結(jié)構(gòu)Sr_0.82NbO₃穩(wěn)定相，由此可見，將Nb₂O₅粉體與SrCO₃粉體按摩爾比1:1.64在氧化鋯基體中燒結(jié)能夠生產(chǎn)立方結(jié)構(gòu)Sr_0.82NbO₃穩(wěn)定相。

總結(jié)：由上述證明例1和2的X射線衍射相分析結(jié)果可知，立方結(jié)構(gòu)Sr_0.82NbO₃穩(wěn)定相的制備存在一定的客觀條件要求，并非是在任意條件下將Nb₂O₅粉體與SrCO₃粉體按摩爾比1:1.64混合均能夠得到立方結(jié)構(gòu)Sr_0.82NbO₃穩(wěn)定相。在本發(fā)明中發(fā)明人在偶然的機(jī)會下發(fā)現(xiàn)，將Nb₂O₅粉體與SrCO₃粉體按摩爾比1:1.64混合在氧化鋯基體中燒結(jié)能夠生產(chǎn)立方結(jié)構(gòu)Sr_0.82NbO₃穩(wěn)定相，而正是基于這一發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明的發(fā)明人提供了本發(fā)明鋯基復(fù)合陶瓷材料及其制備方法。

三、實施例1至5與對比例1至5

實施例1

用于說明本發(fā)明鋯基復(fù)合陶瓷材料及其制備方法

原料：氧化鋯，用量為200g；La_0.8Sr_0.2MnO₃粉體，用量為氧化鋯總摩爾量的1.5mol％；SrCO₃粉體，用量為氧化鋯總摩爾量的1.5mol％；Nb₂O₅粉體，其摩爾用量與SrCO₃粉體摩爾用量的比值為1:1.64；聚乙二醇4000，用量為氧化鋯重量的0.5wt％；PVA，用量為氧化鋯重量的0.5wt％。

制備方法：

S1、先將氧化鋯粉體、La_0.8Sr_0.2MnO₃粉體、SrCO₃粉體和Nb₂O₅粉體在球磨罐中加酒精球磨8小時形成預(yù)混體；在預(yù)混體中加入粘結(jié)劑聚乙二醇4000和PVA球磨半小時，形成噴霧用漿料；

S2、將噴霧用漿料送入噴霧塔在進(jìn)風(fēng)溫度為250℃，出風(fēng)溫度為110℃，離心轉(zhuǎn)速為15rpm條件下進(jìn)行噴霧干燥形成用來干壓的球形粉體；將用來干壓的球形粉體加入到干壓機(jī)(噸位180噸的壓機(jī)使用8MPa的油壓壓強(qiáng))中，干壓30s形成預(yù)制件；將所述預(yù)制件從室溫經(jīng)400min升至600℃后保溫2h，再經(jīng)300min升至1150℃后保溫2h，再經(jīng)150min升至1300℃后保溫2h，再經(jīng)50min升至1370℃后保溫1.5h，然后經(jīng)過150min分鐘降至900℃，最后自然冷卻至室溫，形成鋯基復(fù)合陶瓷材料；

根據(jù)原料的投料計量比推定，以氧化鋯的含量為100mol％為基準(zhǔn)，所形成的鋯基復(fù)合陶瓷材料含有約1.83mol％的立方結(jié)構(gòu)Sr_0.82NbO₃穩(wěn)定相以及約1.5mol％的La_0.8Sr_0.2MnO₃相。

S3、將所述鋯基復(fù)合陶瓷材料打磨拋光并激光切割制成長寬厚為135mm×65mm×0.7mm的樣板，記為S1。

實施例2

用于說明本發(fā)明鋯基復(fù)合陶瓷材料及其制備方法

原料：參照實施例1中原料，區(qū)別在于：La_0.8Sr_0.2MnO₃粉體的用量為氧化鋯總摩爾量的4.5mol％，SrCO₃粉體用量為氧化鋯總摩爾量的0.82mol％；Nb₂O₅粉體的摩爾用量與SrCO₃粉體摩爾用量的比值為1:1.64；

制備方法：同實施例1。

根據(jù)原料的投料計量比推定，以氧化鋯的含量為100mol％為基準(zhǔn)，所形成的鋯基復(fù)合陶瓷材料中含有1mol％的立方結(jié)構(gòu)Sr_0.82NbO₃穩(wěn)定相以及4.5mol％的La_0.8Sr_0.2MnO₃相。

將所述鋯基復(fù)合陶瓷材料打磨拋光并激光切割制成長寬厚為135mm×65mm×0.7mm的樣板，記為S2。

實施例3

用于說明本發(fā)明鋯基復(fù)合陶瓷材料及其制備方法。

原料：參照實施例1中原料，區(qū)別在于：La_0.8Sr_0.2MnO₃粉體的用量為氧化鋯總摩爾量的1mol％，SrCO₃粉體的用量為氧化鋯總摩爾量的5mol％；Nb₂O₅粉體的摩爾用量與SrCO₃粉體摩爾用量的比值為1:1.64；

制備方法：同實施例1。

根據(jù)原料的投料計量比推定，以氧化鋯的含量為100mol％為基準(zhǔn)，所形成的鋯基復(fù)合陶瓷材料中含有6.1mol％的立方結(jié)構(gòu)Sr_0.82NbO₃穩(wěn)定相以及1mol％的La_0.8Sr_0.2MnO₃相。

將所述鋯基復(fù)合陶瓷材料打磨拋光并激光切割制成長寬厚為135mm×65mm×0.7mm的樣板，記為S3。

實施例4

用于說明本發(fā)明鋯基復(fù)合陶瓷材料及其制備方法

原料：參照實施例1中原料，區(qū)別在于：氧化鋯，用量為200g； La_0.8Sr_0.2MnO₃粉體，用量為氧化鋯總摩爾量的5mol％；SrCO₃粉體，用量為氧化鋯總摩爾量的6.56mol％；Nb₂O₅粉體，其摩爾用量與SrCO₃粉體摩爾用量的比值為1:1.64。

制備方法：同實施例1。

根據(jù)原料的投料計量比推定，以氧化鋯的含量為100mol％為基準(zhǔn)，所形成的鋯基復(fù)合陶瓷材料中含有8mol％的立方結(jié)構(gòu)Sr_0.82NbO₃穩(wěn)定相、以及5mol％的La_0.8Sr_0.2MnO₃相。

將所述鋯基復(fù)合陶瓷材料打磨拋光并激光切割制成長寬厚為135mm×65mm×0.7mm的樣板，記為S4。

實施例5

用于說明本發(fā)明鋯基復(fù)合陶瓷材料及其制備方法

原料：氧化鋯，用量為200g；La_0.8Sr_0.2MnO₃粉體，用量為氧化鋯總摩爾量的0.8mol％；SrCO₃粉體，用量為氧化鋯總摩爾量的0.2mol％；Nb₂O₅粉體，其摩爾用量與SrCO₃粉體摩爾用量的比值為1:1.64；聚乙二醇4000，用量為氧化鋯重量的0.5wt％；PVA，用量為氧化鋯重量的0.5wt％；

制備方法：同實施例1。

根據(jù)原料的投料計量比推定，以氧化鋯的含量為100mol％為基準(zhǔn)，所形成的鋯基復(fù)合陶瓷材料中含有0.24mol％的立方結(jié)構(gòu)Sr_0.82NbO₃穩(wěn)定相、以及0.8mol％的La_0.8Sr_0.2MnO₃相。

將所述鋯基復(fù)合陶瓷材料打磨拋光并激光切割制成長寬厚為135mm×65mm×0.7mm的樣板，記為S5。

對比例1：

用于對比說明本發(fā)明鋯基復(fù)合陶瓷材料及其制備方法

(1)原料：氧化鋯200g，聚乙二醇4000，用量為氧化鋯重量的0.5wt％；PVA，用量為氧化鋯重量的0.5wt％；

(2)陶瓷材料的制備方法包括以下步驟：

S1、將氧化鋯粉體與粘結(jié)劑聚乙二醇4000和PVA球磨半小時，形成噴霧用漿料；

S2、將噴霧用漿料送入噴霧塔在進(jìn)風(fēng)溫度為250℃，出風(fēng)溫度為110℃，離心轉(zhuǎn)速為15rpm條件下進(jìn)行噴霧干燥形成用來干壓的球形粉體；將用來干壓的球形粉體加入到干壓機(jī)(噸位180噸的壓機(jī)使用8MPa的油壓壓強(qiáng))中，干壓30s形成預(yù)制件；將所述預(yù)制件升溫至1480℃燒結(jié)2小時，冷卻至室溫，形成鋯基陶瓷材料。

S3、將鋯基陶瓷材料打磨拋光并激光切割制成長寬厚為135mm×65mm×0.7mm的樣板，記為D1。

對比例2：

用于對比說明本發(fā)明鋯基復(fù)合陶瓷材料及其制備方法

(1)原料：氧化鋯，用量為200g；La_0.8Sr_0.2MnO₃粉體，用量為氧化鋯總摩爾量的1.5mol％；聚乙二醇4000，用量為氧化鋯重量的0.5wt％；PVA，用量為氧化鋯重量的0.5wt％；

(2)陶瓷材料的制備方法：參照對比例1，區(qū)別在于：

S1、先將氧化鋯粉體和La_0.8Sr_0.2MnO₃粉體在球磨罐中加酒精球磨8小時形成預(yù)混體；在預(yù)混體中加入粘結(jié)劑聚乙二醇4000和PVA球磨半小時，形成噴霧用漿料；

S3、將鋯基陶瓷材料打磨拋光并激光切割制成長寬厚為135mm×65mm×0.7mm的樣板，記為D2。

對比例3

用于對比說明本發(fā)明鋯基復(fù)合陶瓷材料及其制備方法

(1)原料：氧化鋯，用量為200g；SrCO₃粉體，用量為氧化鋯總摩爾量的8mol％；Nb₂O₅粉體，其摩爾用量與SrCO₃粉體摩爾用量的比值為1:1.64；聚乙二醇4000，用量為氧化鋯重量的0.5wt％；PVA，用量為氧化鋯重量的0.5wt％；

(2)陶瓷材料的制備方法：參照對比例1，區(qū)別在于：

S1、先將氧化鋯粉體、SrCO₃粉體和Nb₂O₅粉體在球磨罐中加酒精球磨8小時形成預(yù)混體；在預(yù)混體中加入粘結(jié)劑聚乙二醇4000和PVA球磨半小時，形成噴霧用漿料；

S3、將鋯基陶瓷材料打磨拋光并激光切割制成長寬厚為135mm×65mm×0.7mm的樣板，記為D3。

對比例4

用于對比說明本發(fā)明鋯基復(fù)合陶瓷材料及其制備方法(參照中國專利No.02111146.4中實施例1)

將0.5vol％的超細(xì)YAS燒結(jié)助劑與(Mg，Y)-TZP粉體((14mol％)MgO-(1.5mol％)Y₂O₃-(余量)ZrO₂)機(jī)械球磨12小時左右烘干，再加入3％濃度PVA為粘結(jié)劑造粒后在60MPa下干壓成型，并在200MPa下等靜壓獲得素坯。隨后將素坯置于硅鉬棒爐中以2℃/分鐘的升溫速度升到1400℃保溫2小時，隨爐冷卻。

S3、將燒結(jié)體打磨拋光并激光切割制成長寬厚為135mm×65mm×0.7mm的樣板，記為D4。

對比例5

用于對比說明本發(fā)明鋯基復(fù)合陶瓷材料及其制備方法

(1)原料：氧化鋯，用量為200g；Sr₂Nb₂O₇粉體，用量為氧化鋯總摩爾量的1.83mol％；聚乙二醇4000，用量為氧化鋯重量的0.5wt％；PVA，用量為氧化鋯重量的0.5wt％；其中，Sr₂Nb₂O₇粉體通過將SrCO₃粉體和Nb₂O₅粉體按摩爾比2:1球磨混合，烘干，在1200℃下保溫?zé)Y(jié)1.5h，然后球磨粉碎至D₅₀為0.5μm粉體獲得；

(2)陶瓷材料的制備方法：參照對比例1，區(qū)別在于：

S1、先將氧化鋯粉體、Sr₂Nb₂O₇粉體在球磨罐中加酒精球磨8小時形成預(yù)混體；在預(yù)混體中加入粘結(jié)劑聚乙二醇4000和PVA球磨半小時，形成噴霧用漿料；

S3、將鋯基陶瓷材料打磨拋光并激光切割制成長寬厚為135mm×65mm×0.7mm的樣板，記為D5。

四、測試：

將實施例1至5以及對比例1至5所制備的長寬厚為135mm×65mm×0.7mm的樣板進(jìn)行性能測試，以說明本發(fā)明鋯基復(fù)合陶瓷材料及其制備方法的有益效果。

(一)、測試項目及方法

(1)色度測試：采用諾蘇電子-China-color1101型號的色差儀測試樣品的L，a，b值并與炭黑發(fā)黑的標(biāo)準(zhǔn)樣進(jìn)行對比。

(2)韌性測試：采用GB/T23806精密陶瓷斷裂韌性測試方法即單邊切口梁法進(jìn)行測量。

(3)抗摔測試：取實施例1至5以及對比例1至5中所制備的長寬厚為135mm×65mm×0.7mm的樣板在1.3m的高處以自由落體的下落方式與 地面進(jìn)行大面垂直接觸，每樣產(chǎn)品取樣品10個，取抗摔次數(shù)平均值。

(4)拋光效果：通過肉眼觀測實施例1至5以及對比例1至5中所制備的長寬厚為135mm×65mm×0.7mm的樣板表面是否存在缺陷。

(二)、測試結(jié)果：如表1所示。

表1

由表1中數(shù)據(jù)可知，根據(jù)本發(fā)明鋯基復(fù)合陶瓷材料的制備方法所制備的樣板S1-S5的韌性明顯優(yōu)于對比例1至對比例4所制備的樣板D1-D4，且能夠承受特定條件下5次以上，甚至12至15次的抗摔實驗。

而且，與對比例5添加Sr₂Nb₂O₇粉體(采用了最優(yōu)原料用量)所制備的樣板D5相比，本發(fā)明實施例4-5所制備的樣板S4-S5的韌性和抗摔性能接近樣板D5，而優(yōu)選的實施例1至3所制備的樣板S1-S3的韌性和抗摔性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于樣板D5。

此外，在特定的原料比例或結(jié)構(gòu)相含量下，本發(fā)明所制備的樣板S1-S5的L值在18.5-20范圍，a值在1.5-3范圍內(nèi)，b值在1-2范圍內(nèi)，可見所制備的陶瓷材料呈現(xiàn)黑灰色，且顏色純正，使其能夠很受成年群體的歡迎。

以上結(jié)合附圖詳細(xì)描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，但是，本發(fā)明并不限于上述實施方式中的具體細(xì)節(jié)，在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行多種簡單變型，這些簡單變型均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

另外需要說明的是，在上述具體實施方式中所描述的各個具體技術(shù)特征，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進(jìn)行組合。為了避免不必要的重復(fù)，本發(fā)明對各種可能的組合方式不再另行說明。

此外，本發(fā)明的各種不同的實施方式之間也可以進(jìn)行任意組合，只要其不違背本發(fā)明的思想，其同樣應(yīng)當(dāng)視為本發(fā)明所公開的內(nèi)容。