[发明专利]一种闪烧制备氧化物共晶陶瓷的方法

说明书

本发明公开一种闪烧制备氧化物共晶陶瓷的方法，先按设计的组分称量陶瓷粉体；再依次进行球磨、烘干、造粒、压制成型，然后将得到的生坯在0.5 Tm热处理2 h；将试样与烧结炉中的铂电极相连，升温至设定温度0.7‑0.9 Tm，并在达到预设温度之后，保温一定时间；最后将铂电极和电源相连，预设电场强度100‑1000 V/cm和电流密度10‑500 mA/mm²，向试样输出电场，电场强度保持恒定直至出现闪烧现象，电源由恒压状态转变为恒流状态；恒流状态下在预设电流密度下保温1‑60 min，得到氧化物共晶陶瓷。本发明通过电场和温度场耦合，促进了氧化物陶瓷在共晶温度以下快速形成了共晶结构，通过调整烧结参数，可以对共晶陶瓷的形貌进行调控。获得的共晶结构尺寸细小，力学性能优异。

技术领域

本发明涉及陶瓷材料制备技术领域，具体为一种闪烧制备氧化物共晶陶瓷的方法。

背景技术

近些年来，共晶陶瓷由于具有特殊的象形结构，相界取代了多晶陶瓷中大量存在的晶界，完全消除了多晶陶瓷晶粒之间存在的玻璃相和孔隙，具有良好的强度、断裂韧性、热稳定性以及抗蠕变性能，在国际上引起了广泛的关注。

最初，氧化物共晶陶瓷都是通过定向凝固的方法制备，例如改进的Bridgman 方法、微抽拉法、激光水平区熔法等。虽然定向凝固技术可以较好地控制凝固组织的晶粒取向，提高材料的纵向力学性能，但是它很难制备大尺寸的、复杂的共晶陶瓷构件，在使用上具有诸多限制。

为了解决这类问题，研究者开始尝试通过传统的粉体烧结方法制备出高性能氧化物共晶组分陶瓷构件，例如，文献（Y.H. Han, M. Nagata, Eutectic Al₂O₃-GdAlO₃composite consolidated by combined rapid quenching and spark plasma sinteringtechnique. British Ceramic Transactions, 2013. 103(5):219-222.），通过放电等离子烧结技术成功制备Al₂O₃/GdAlO₃共晶组分陶瓷；文献（B. Yao, H. Su, Sinteringdensification and microstructure formation of bulk Al₂O₃/YAG eutectic ceramicsby hot pressing based on fine eutectic structure. Materials & Design, 2016.92:213-222.），采用真空热压的方法制备了高性能的Al₂O₃/YAG二元共晶组分陶瓷。然而，热压烧结、放电等离子烧结等方法通常都需要高温或者高温高压的条件。文献（D. Liu, Y.Wang, Preparation of Al₂O₃-Y₃Al₅O₁₂-ZrO₂ eutectic ceramic by flash sintering.Scripta Materialia, 2016. 114: 108-111.），利用闪烧制得了具有优异性能的Al₂O₃/YAG/ ZrO₂共晶组分陶瓷。但是，Al₂O₃/YAG/ ZrO₂共晶组分陶瓷需要两步法制备，并且在烧结体中含有大量的晶界，会影响其高温抗蠕变性能。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种具有制备工艺简单，烧结温度低，烧结时间短等优势的闪烧制备氧化物共晶陶瓷的方法。技术方案如下：。

一种闪烧制备氧化物共晶陶瓷的方法，包括以下步骤：