一種納米陶瓷的制備方法及納米陶瓷的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種陶瓷及其制備方法，尤其涉及一種納米陶瓷的制備方法及納米陶瓷。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)陶瓷材料具有耐高溫、耐腐蝕、強(qiáng)度高、硬度大等特點(diǎn)而廣泛地應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域，但是傳統(tǒng)陶瓷具有的易脆性問題目前成為阻礙陶瓷材料更廣泛的應(yīng)用的主要因素之一，而新型功能陶瓷是可以克服傳統(tǒng)陶瓷的易脆性問題，擴(kuò)大陶瓷的應(yīng)用范圍的一大材料體系，功能陶瓷納米化，納米陶瓷、納米器件是信息陶瓷進(jìn)一步發(fā)展的趨勢。而納米陶瓷不僅保有傳統(tǒng)陶瓷材料的優(yōu)點(diǎn)，而且還具有高韌性、低溫超塑性等優(yōu)點(diǎn)，具有很好的應(yīng)用前景。
[0003]目前納米陶瓷的制備方法具有層合實(shí)體制造法、熔融沉積制造法、激光燒結(jié)等方法，但是在制備納米陶瓷中有一些技術(shù)問題需要解決:如何獲得大體積的相對密度較高而同時(shí)結(jié)構(gòu)均勻的納米陶瓷。目前的納米陶瓷制備方法主要通過高壓和超高壓實(shí)現(xiàn)，這樣的方法成本較高，工藝條件苛刻，無法用于大規(guī)模生產(chǎn)，而且很難獲得大體積的相對密度較高，相對均勻的納米陶瓷。
[0004]如何解決現(xiàn)有技術(shù)中納米陶瓷制備的缺陷，工藝簡易的獲取大體積，相對密度高，的納米陶瓷的制備方法是現(xiàn)有陶瓷使用需要突破的瓶頸。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)缺陷，本發(fā)明提出一種工藝簡單，工藝成本低的納米陶瓷制備方法及相對密度高，綜合性能高的納米陶瓷。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0007]一種納米陶瓷的制備方法，包括以下步驟:
[0008](I)原料配比:按照以下成分及重量比配比納米原料粉體:氧化鋁30-40份，氧化鑭30-40份，氧化鋯20-30份；
[0009](2)真空熱處理:將上述步驟(I)所配比的納米原料粉體在真空環(huán)境下升溫到600-1500°C，保溫1-4小時(shí)，然后冷卻至室溫；
[0010](3)快速無壓燒結(jié):將上述步驟(2)所獲得的粉體進(jìn)行無壓燒結(jié)，即在溫度500-800°C，燒結(jié)速率為100-200K/min的條件下，保溫2_4小時(shí)，后降溫取出。
[0011]優(yōu)選的，上述制備方法中按照以下成分以下重量比配比納米原料粉體:氧化鋁30份，氧化鑭40份，氧化鋯30份。氧化鋁、氧化鑭、氧化鋯作為原料，其成分的配比對于制備的納米陶瓷的性能具有很大影響。氧化鋁來源方便、價(jià)格低、具有優(yōu)良的機(jī)械和電學(xué)性能，以它為基體制備的納米陶瓷材料具有更好的綜合性能。
[0012]優(yōu)選的，上述制備方法中真空熱處理的升溫溫度為1000°C。真空熱處理可以使得陶瓷粉體在高溫下形成素坯，對于后續(xù)的制備工藝作出準(zhǔn)備。
[0013]優(yōu)選的，所述的制備方法中真空熱處理的保溫時(shí)間為3小時(shí)。
[0014]優(yōu)選的，所述的制備方法中快速無壓燒結(jié)的溫度為700°C?？焖贌o壓燒結(jié)的基本原理是使用最快的加熱速率加熱陶瓷素坯，然后盡快避開低溫狀態(tài)下的表面擴(kuò)散，從而達(dá)到阻止早期晶粒的成長和限制晶粒成長。所以燒結(jié)的溫度對于達(dá)到這樣一個(gè)快速燒結(jié)的效果影響很大。
[0015]優(yōu)選的，所述的制備方法中快速無壓燒結(jié)的燒結(jié)速率為200K/min。燒結(jié)速率對于快速燒結(jié)的效果影響也很大，但是燒結(jié)速率過快也可能產(chǎn)生一些其他的缺陷，所以控制燒結(jié)速率也是制備工藝中一個(gè)重要的參數(shù)。
[0016]優(yōu)選的，所述的制備方法中快速無壓燒結(jié)的保溫時(shí)間為3小時(shí)。
[0017]一種納米陶瓷，通過上述方法制備得到的。納米陶瓷材料的粒徑控制對于陶瓷材料的應(yīng)用具有很大的影響。優(yōu)選的，納米陶瓷的粒徑為100-120nm。
[0018]本發(fā)明的有益效果在于:
[0019]第一、本發(fā)明所提供的納米陶瓷的制備方法工藝成本低，工藝條件簡易，可用于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。
[0020]第二、本發(fā)明所制備的納米陶瓷不僅具有傳統(tǒng)陶瓷材料的優(yōu)點(diǎn)，而且還具有高韌性、低溫超塑性等優(yōu)點(diǎn)，而且還有其他諸如相對密度高，相對均勻等優(yōu)點(diǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0021 ] 下述非限制性實(shí)施例可以使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員更全面地理解本發(fā)明，但不以任何方式限制本發(fā)明。
[0022]通過下述實(shí)施例所制備的產(chǎn)品進(jìn)行性能測試和微觀分析。
[0023]實(shí)施例1
[0024]按照以下成分及重量比配比原料:氧化鋁30份，氧化鑭40份，氧化鋯30份，取原料500g，在真空環(huán)境下升溫到1000°C，保溫3小時(shí)，然后冷卻至室溫，后將上述粉體進(jìn)行無壓燒結(jié)，在溫度700°C，燒結(jié)速率為200K/min的調(diào)價(jià)下，保溫3小時(shí)。
[0025]實(shí)施例2
[0026]按所述的相同步驟重復(fù)進(jìn)行實(shí)施例1，但是在實(shí)施例2中按照以下成分及重量比配比原料:氧化鋁40份，氧化鑭40份，氧化鋯20份。
[0027]實(shí)施例3-6
[0028]按所述的相同步驟重復(fù)進(jìn)行實(shí)施例1，但是在實(shí)施例3，4，5，6中真空環(huán)境下的升溫溫度分別為 600 0C，800 0C，1200 0C，1500 °C。
[0029]實(shí)施例7-9
[0030]按所述的相同步驟重復(fù)進(jìn)行實(shí)施例1，但是在實(shí)施例7，8，9中真空熱處理的保溫時(shí)間分別為I小時(shí),2小時(shí)，4小時(shí)。
[0031]實(shí)施例10-12
[0032]按所述的相同步驟重復(fù)進(jìn)行實(shí)施例1，但是在實(shí)施例10，11，12中快速無壓燒結(jié)的溫度分別為 500°C，600°C，800°C。
[0033]實(shí)施例13
[0034]按所述的相同步驟重復(fù)進(jìn)行實(shí)施例1，但是在實(shí)施例13中快速無壓燒結(jié)的燒結(jié)速率為 100K/min。
[0035]將上述實(shí)施例1-13所獲取的產(chǎn)物進(jìn)行性能分析和微觀掃面電鏡分析?？傻贸鼋Y(jié)論:實(shí)施例1所獲得的產(chǎn)物具有高韌性，低溫超塑性，相對密度高等綜合性能，屬于高質(zhì)量的納米陶瓷。而實(shí)施例2-13所獲得的產(chǎn)物相比實(shí)施例1所獲得產(chǎn)物的綜合性能低，但是還是屬于合格的高質(zhì)量的納米陶瓷。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種納米陶瓷的制備方法，其特征在于:所述的制備方法包括以下步驟: (1)原料配比:按照以下成分及重量比配比納米原料粉體:氧化鋁30-40份，氧化鑭.30-40份，氧化鋯20-30份； (2)真空熱處理:將上述步驟(I)所配比的納米原料粉體在真空環(huán)境下升溫到.600-1500°C，保溫1-4小時(shí)，然后冷卻至室溫； (3)快速無壓燒結(jié):將上述步驟(2)所獲得的粉體進(jìn)行無壓燒結(jié)，即在溫度500-800°C，燒結(jié)速率為100-200K/min的條件下，保溫2_4小時(shí)，后降溫取出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米陶瓷的制備方法，其特征在于:所述的制備方法中按照以下成分以下重量比配比納米原料粉體:氧化鋁30份，氧化鑭40份，氧化鋯30份。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米陶瓷的制備方法，其特征在于:所述的制備方法中真空熱處理的升溫溫度為1000°C。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米陶瓷的制備方法，其特征在于:所述的制備方法中真空熱處理的保溫時(shí)間為3小時(shí)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米陶瓷的制備方法，其特征在于:所述的制備方法中快速無壓燒結(jié)的溫度為700°C。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米陶瓷的制備方法，其特征在于:所述的制備方法中快速無壓燒結(jié)的燒結(jié)速率為200K/min。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米陶瓷的制備方法，其特征在于:所述的制備方法中快速無壓燒結(jié)的保溫時(shí)間為3小時(shí)。
8.—種納米陶瓷，其特征在于:所述的納米陶瓷是通過權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的方法制備得到的。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的納米陶瓷，其特征在于:所述的納米陶瓷的粒徑為.100_120nm。
【專利摘要】一種納米陶瓷的制備方法，包括原料配比，真空熱處理，快速無壓燒結(jié)等步驟。本發(fā)明所提供的納米陶瓷的制備方法工藝成本低，工藝條件簡易，可用于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。該納米陶瓷不僅具有傳統(tǒng)陶瓷材料的優(yōu)點(diǎn)，而且還具有高韌性、低溫超塑性等優(yōu)點(diǎn)，而且還有其他諸如相對密度高，相對均勻等優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類】C04B35-622, C04B35-50, C04B35-10
【公開號】CN104556981
【申請?zhí)枴緾N201310496034
【發(fā)明人】秦宏佳
【申請人】大連市沙河口區(qū)中小微企業(yè)服務(wù)中心
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2013年10月21日