本發(fā)明屬于醫(yī)用陶瓷材料領(lǐng)域，涉及一種醫(yī)用陶瓷材料及其制備方法，特別是涉及一種硅化鋯基復(fù)合陶瓷材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

陶瓷基復(fù)合材料是以陶瓷、玻璃或玻璃陶瓷基體，通過不同方式引入顆粒、晶片、晶須或纖維等形狀的增強(qiáng)體材料而獲得的一類復(fù)合材料。目前生物陶瓷基復(fù)合材料雖沒有多少品種達(dá)到臨床應(yīng)用階段，但它已成為生物陶瓷研究中最為活躍的領(lǐng)域，其研究主要集中于生物材料的活性和骨結(jié)合性能研究以及材料增強(qiáng)研究等。

al2o3、zro3等生物惰性材料自70年代初就開始了臨床應(yīng)用研究，但它與生物硬組織的結(jié)合為一種機(jī)械的鎖合。以高強(qiáng)度氧化物陶瓷為基材，摻入少量生物活性材料，可使材料在保持氧化物陶瓷優(yōu)良力學(xué)性能的基礎(chǔ)上賦予其一定的生物活性和骨結(jié)合能力。

陶瓷基復(fù)合材料的力學(xué)性能對陶瓷基復(fù)合材料的使用有較大的作用，因此需要有效的對陶瓷基復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度等參數(shù)進(jìn)行合理提升。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

要解決的技術(shù)問題：醫(yī)用陶瓷材料的用途較為廣泛，在生物醫(yī)學(xué)行業(yè)中得到了大范圍的推廣和應(yīng)用，本發(fā)明的目的是提供一種新型的醫(yī)用陶瓷材料，具體是一種硅化鋯基復(fù)合陶瓷材料及其制備方法，提高醫(yī)用陶瓷材料的物理強(qiáng)度，如拉伸強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度等，為醫(yī)用陶瓷材料的開發(fā)提供一種新選擇。

技術(shù)方案：為了解決上述問題，本發(fā)明公開了一種硅化鋯基復(fù)合陶瓷材料及其制備方法，所述的硅化鋯基復(fù)合陶瓷材料按重量包括下述材料：

硅化鋯26-38份、

氧化鋯10-18份、

氮化鈦8-19份、

氧化鋁4-10份、

碳化鈦8-16份、

碳化釩6-18份、

氧化釷6-15份。

進(jìn)一步的，所述的一種硅化鋯基復(fù)合陶瓷材料，按重量包括下述材料：

硅化鋯28-35份、

氧化鋯12-16份、

氮化鈦11-17份、

氧化鋁6-9份、

碳化鈦11-15份、

碳化釩8-16份、

氧化釷9-13份。

更進(jìn)一步的，所述的一種硅化鋯基復(fù)合陶瓷材料，按重量包括下述材料：

硅化鋯32份、

氧化鋯14份、

氮化鈦14份、

氧化鋁8份、

碳化鈦13份、

碳化釩12份、

氧化釷11份。

所述的一種硅化鋯基復(fù)合陶瓷材料的制備方法，制備方法包括以下步驟：

（1）球磨：按重量分別取硅化鋯26-38份、氧化鋯10-18份、氮化鈦8-19份、氧化鋁4-10份、碳化鈦8-16份、碳化釩6-18份、氧化釷6-15份，將上述的各種陶瓷材料分別在球磨機(jī)中球磨，球磨時球磨機(jī)中球料比為20:1-30:1，球磨時間為3h-6h，球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速為100r/min-200r/min；

（2）混合：將步驟（1）球磨后的各種陶瓷材料都投入高速混勻機(jī)中，進(jìn)行高速混勻；

（3）高溫?zé)Y(jié)：高速混勻后，把陶瓷材料粉末投入高溫?zé)Y(jié)爐中，高溫?zé)Y(jié)爐按照30-50℃/min的升溫速度升高高溫?zé)Y(jié)爐內(nèi)溫度為740-770℃，再該溫度下燒結(jié)3h；保持升溫速度不變再升高高溫?zé)Y(jié)爐內(nèi)溫度為1105-1145℃，再保持溫度恒定燒結(jié)2h，燒結(jié)后緩慢冷卻，冷卻后制備為硅化鋯基復(fù)合陶瓷材料。

進(jìn)一步的，所述的一種硅化鋯基復(fù)合陶瓷材料的制備方法，步驟（1）中球磨時球磨機(jī)中球料比為25:1。

進(jìn)一步的，所述的一種硅化鋯基復(fù)合陶瓷材料的制備方法，步驟（1）中球磨時間為4h。

進(jìn)一步的，所述的一種硅化鋯基復(fù)合陶瓷材料的制備方法，步驟（1）中球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速為150r/min。

進(jìn)一步的，所述的一種硅化鋯基復(fù)合陶瓷材料的制備方法，步驟（3）中高溫?zé)Y(jié)爐按照40℃/min的升溫速度升高高溫?zé)Y(jié)爐內(nèi)溫度為760℃。

進(jìn)一步的，所述的一種硅化鋯基復(fù)合陶瓷材料的制備方法，步驟（3）中保持升溫速度不變再升高高溫?zé)Y(jié)爐內(nèi)溫度為1125℃。

有益效果：本發(fā)明的硅化鋯基復(fù)合陶瓷材料中的主要成分包括硅化鋯、氧化鋯、氮化鈦、氧化鋁、碳化鈦、碳化釩、氧化釷，特別是碳化鈦、碳化釩和氧化釷的添加，對于提高硅化鋯基復(fù)合陶瓷材料的拉伸強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度都有較大的提高，顯著了提高了醫(yī)用新材料的物理強(qiáng)度，在具備了較高的物理性能的前提下，可有效的用于醫(yī)用復(fù)合陶瓷材料中。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

（1）球磨：按重量分別取硅化鋯38份、氧化鋯10份、氮化鈦19份、氧化鋁4份、碳化鈦16份、碳化釩6份、氧化釷6份，將上述的各種陶瓷材料分別在球磨機(jī)中球磨，球磨時球磨機(jī)中球料比為30:1，球磨時間為3h，球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速為100r/min；

（2）混合：將步驟（1）球磨后的各種陶瓷材料都投入高速混勻機(jī)中，進(jìn)行高速混勻；

（3）高溫?zé)Y(jié)：高速混勻后，把陶瓷材料粉末投入高溫?zé)Y(jié)爐中，高溫?zé)Y(jié)爐按照50℃/min的升溫速度升高高溫?zé)Y(jié)爐內(nèi)溫度為770℃，再該溫度下燒結(jié)3h；保持升溫速度不變再升高高溫?zé)Y(jié)爐內(nèi)溫度為1145℃，再保持溫度恒定燒結(jié)2h，燒結(jié)后緩慢冷卻，冷卻后制備為硅化鋯基復(fù)合陶瓷材料。

實(shí)施例2

（1）球磨：按重量分別取硅化鋯26份、氧化鋯18份、氮化鈦8份、氧化鋁10份、碳化鈦8份、碳化釩18份、氧化釷15份，將上述的各種陶瓷材料分別在球磨機(jī)中球磨，球磨時球磨機(jī)中球料比為20:1，球磨時間為6h，球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速為200r/min；

（2）混合：將步驟（1）球磨后的各種陶瓷材料都投入高速混勻機(jī)中，進(jìn)行高速混勻；

（3）高溫?zé)Y(jié)：高速混勻后，把陶瓷材料粉末投入高溫?zé)Y(jié)爐中，高溫?zé)Y(jié)爐按照30℃/min的升溫速度升高高溫?zé)Y(jié)爐內(nèi)溫度為740℃，再該溫度下燒結(jié)3h；保持升溫速度不變再升高高溫?zé)Y(jié)爐內(nèi)溫度為1105℃，再保持溫度恒定燒結(jié)2h，燒結(jié)后緩慢冷卻，冷卻后制備為硅化鋯基復(fù)合陶瓷材料。

實(shí)施例3

（1）球磨：按重量分別取硅化鋯28份、氧化鋯16份、氮化鈦11份、氧化鋁9份、碳化鈦11份、碳化釩16份、氧化釷13份，將上述的各種陶瓷材料分別在球磨機(jī)中球磨，球磨時球磨機(jī)中球料比為30:1，球磨時間為3h，球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速為100r/min；

（2）混合：將步驟（1）球磨后的各種陶瓷材料都投入高速混勻機(jī)中，進(jìn)行高速混勻；

（3）高溫?zé)Y(jié)：高速混勻后，把陶瓷材料粉末投入高溫?zé)Y(jié)爐中，高溫?zé)Y(jié)爐按照50℃/min的升溫速度升高高溫?zé)Y(jié)爐內(nèi)溫度為770℃，再該溫度下燒結(jié)3h；保持升溫速度不變再升高高溫?zé)Y(jié)爐內(nèi)溫度為1145℃，再保持溫度恒定燒結(jié)2h，燒結(jié)后緩慢冷卻，冷卻后制備為硅化鋯基復(fù)合陶瓷材料。

實(shí)施例4

（1）球磨：按重量分別取硅化鋯35份、氧化鋯12份、氮化鈦17份、氧化鋁6份、碳化鈦15份、碳化釩8份、氧化釷9份，將上述的各種陶瓷材料分別在球磨機(jī)中球磨，球磨時球磨機(jī)中球料比為20:1，球磨時間為6h，球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速為200r/min；

（2）混合：將步驟（1）球磨后的各種陶瓷材料都投入高速混勻機(jī)中，進(jìn)行高速混勻；

（3）高溫?zé)Y(jié)：高速混勻后，把陶瓷材料粉末投入高溫?zé)Y(jié)爐中，高溫?zé)Y(jié)爐按照30℃/min的升溫速度升高高溫?zé)Y(jié)爐內(nèi)溫度為740℃，再該溫度下燒結(jié)3h；保持升溫速度不變再升高高溫?zé)Y(jié)爐內(nèi)溫度為1105℃，再保持溫度恒定燒結(jié)2h，燒結(jié)后緩慢冷卻，冷卻后制備為硅化鋯基復(fù)合陶瓷材料。

實(shí)施例5

（1）球磨：按重量分別取硅化鋯32份、氧化鋯14份、氮化鈦14份、氧化鋁8份、碳化鈦13份、碳化釩12份、氧化釷11份，將上述的各種陶瓷材料分別在球磨機(jī)中球磨，球磨時球磨機(jī)中球料比為25:1，球磨時間為4h，球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速為150r/min；

（2）混合：將步驟（1）球磨后的各種陶瓷材料都投入高速混勻機(jī)中，進(jìn)行高速混勻；

（3）高溫?zé)Y(jié)：高速混勻后，把陶瓷材料粉末投入高溫?zé)Y(jié)爐中，高溫?zé)Y(jié)爐按照40℃/min的升溫速度升高高溫?zé)Y(jié)爐內(nèi)溫度為760℃，再該溫度下燒結(jié)3h；保持升溫速度不變再升高高溫?zé)Y(jié)爐內(nèi)溫度為1125℃，再保持溫度恒定燒結(jié)2h，燒結(jié)后緩慢冷卻，冷卻后制備為硅化鋯基復(fù)合陶瓷材料。

對比例1

（1）球磨：按重量分別取硅化鋯38份、氧化鋯10份、氮化鈦19份、氧化鋁4份、碳化鈦16份，將上述的各種陶瓷材料分別在球磨機(jī)中球磨，球磨時球磨機(jī)中球料比為30:1，球磨時間為3h，球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速為100r/min；

（2）混合：將步驟（1）球磨后的各種陶瓷材料都投入高速混勻機(jī)中，進(jìn)行高速混勻；

（3）高溫?zé)Y(jié)：高速混勻后，把陶瓷材料粉末投入高溫?zé)Y(jié)爐中，高溫?zé)Y(jié)爐按照50℃/min的升溫速度升高高溫?zé)Y(jié)爐內(nèi)溫度為770℃，再該溫度下燒結(jié)3h；保持升溫速度不變再升高高溫?zé)Y(jié)爐內(nèi)溫度為1145℃，再保持溫度恒定燒結(jié)2h，燒結(jié)后緩慢冷卻，冷卻后制備為硅化鋯基復(fù)合陶瓷材料。

對比例2

（1）球磨：按重量分別取硅化鋯38份、氧化鋯10份、氮化鈦19份、氧化鋁4份、碳化釩6份，將上述的各種陶瓷材料分別在球磨機(jī)中球磨，球磨時球磨機(jī)中球料比為30:1，球磨時間為3h，球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速為100r/min；

（2）混合：將步驟（1）球磨后的各種陶瓷材料都投入高速混勻機(jī)中，進(jìn)行高速混勻；

（3）高溫?zé)Y(jié)：高速混勻后，把陶瓷材料粉末投入高溫?zé)Y(jié)爐中，高溫?zé)Y(jié)爐按照50℃/min的升溫速度升高高溫?zé)Y(jié)爐內(nèi)溫度為770℃，再該溫度下燒結(jié)3h；保持升溫速度不變再升高高溫?zé)Y(jié)爐內(nèi)溫度為1145℃，再保持溫度恒定燒結(jié)2h，燒結(jié)后緩慢冷卻，冷卻后制備為硅化鋯基復(fù)合陶瓷材料。

制備得到上述實(shí)施例和對比例的硅化鋯基復(fù)合陶瓷材料后，測定了其拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度，測定結(jié)果如下：

從上述的實(shí)施例和對比例的測定結(jié)果中可以得出，制備的硅化鋯基復(fù)合陶瓷材料在拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度上有較大的差別，不同的陶瓷材料加入對其性能影響非常大。