[发明专利]一种低密度高抗热震性复合陶瓷粉体及其制备方法及制备方法

说明书

本发明公开了一种低密度高抗热震性复合陶瓷粉体及其制备方法及制备方法，按照质量百分含量由如下组分组成：80%～95%的莫来石粉、0%～5%碳化硅粉、0%～5%的二氧化硅粉、0%～2%的氧化锆粉、0~10%的堇青石粉。它以纳米莫来石‑堇青石粉料为基体,加入氧化锆、碳化硅、二氧化硅，其堇青石的作用是降低材料的线胀系数和提高材料的导热系数,碳化硅提高导热系数，氧化锆的作用是增加复合陶瓷的韧性，从而得到抗热震低密度复合陶瓷材料。

技术领域：

本发明涉及陶瓷制备技术领域，更具体地说涉及一种低密度高抗热震性复合陶瓷粉体及其制备方法及制备方法。

背景技术：

材料在温度急剧变化条件下抵抗损伤的能力。曾称热稳定性，热震稳定性，抗热冲击性，抗温度急变性，耐急冷急热性等。

耐火材料在低温和中温下是脆性材料，缺乏延性，在热工设备使用中，常常受到急剧的温度变化，导致损伤。抗热震性是耐火材料重要的使用性能之一

氧化铝基陶瓷材料具有弹性模量大、强度高、硬度高、高温耐氧化及重量轻、价格低廉等优点，广泛地应用于高温耐磨件、机械密封件、高温发热体、切削刀具等。氧化铝基陶瓷材料是以离子键或共价键结合，位错的势垒很高，材料的脆性大，不能承受巨大的机械冲击和热冲击，即其抗热震性较差，单相氧化铝陶瓷ΔTC（抗热震温差）约为200度。为了其在刀具方面的广泛应用，就必须提高和改善其热震性。

氧化铝陶瓷虽然具有诸多优点，但其韧性及抗热震性都较差，这样就大大限制了它的适用范围。由于基于评价抗热震性能的断裂理论及裂纹形核、扩展机理还不完善，测量方法不统一等都给研究热震性带来了难度。在测量过程中，热震性能受环境影响很大，边界条件难以控制。目前，人们广泛应用有限原法来处边界问题。纳米材料的兴起给材料科学带来了广阔的研究空间，但纳米材料的热震性能很少见于报道，而且，有人发现在氧化铝中加入纳米SiC 颗粒，其抗热震性能并没有得到改善。在目前情况下，对氧化铝陶瓷的抗热震性能的研究更显得必要和迫切。

氧化铝陶瓷具有高强度, 高硬度及良好的抗氧化和化学稳定性, 是一种用途广泛的工程陶瓷。但氧化铝基陶瓷材料线胀系数达到8.0×10^-6/℃, 难以承受剧烈的热冲击,即其抗热震性较差。研究认为,改善陶瓷材料抗热冲击性的主要途径, 就是增加材料的断裂能和热传导能力,降低材料的弹性模量和线胀系数。因此, 在氧化铝陶瓷中添加堇青石,可以获得具有较低线胀系数的复合材料, 从而提高氧化铝陶瓷的抗热震性。

例如中国专利申请号：CN 104788083 A公开了一种多晶硅还原炉用高抗热震性氧化铝陶瓷环及制备方法，包括如下步骤：

取各原料以及粘结剂、分散剂、消泡剂，在高速搅拌磨中研磨2~4小时，分散介质为去离子水，研磨介质为高纯氧化铝陶瓷球或氧化锆瓷球，得到混合均匀的浆料；所述各原料重量百分比为：α-氧化铝微粉67.7~84.6%，板状刚玉5~10%，电熔莫来石粉8~15%，氧化镁0.1~0.5%，高岭土1~3%，碳酸钙0.3~0.8%，氧化锆1~3%；所述的α-氧化铝微粉、氧化镁、碳酸钙粒度为4~5微米，氧化锆粒度为1~2微米，板状刚玉和电熔莫来石粉粒度为200目，该技术方案采取喷雾干燥直接等静压，导致生坯致密，难制备得低密度高抗热震性复合陶瓷材料。

发明内容：

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种低密度高抗热震性复合陶瓷粉体及其制备方法及制备方法，它以纳米莫来石-堇青石粉料为基体,加入氧化锆、碳化硅、二氧化硅，其堇青石的作用是降低材料的线胀系数和提高材料的导热系数,碳化硅提高导热系数，氧化锆的作用是增加复合陶瓷的韧性，从而得到抗热震低密度复合陶瓷材料。

本发明解决所述技术问题的方案是：

一种低密度高抗热震性复合陶瓷粉体，按照质量百分含量由如下组分组成： 80%～95%的莫来石粉、0%～5%碳化硅粉、0%～5%的二氧化硅粉、0%～2%的氧化锆粉、0~10%的堇青石粉。