[发明专利]一种致密氧化钛纳米陶瓷及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种致密氧化钛纳米陶瓷及其制备方法和应用，属于纳米陶瓷技术领域。采用纳米氧化钛粉体为原料，在高温模具中高温高压下烧结10min，有效抑制了晶粒异常长大，烧结后去除压力，降温至600℃保温4h，可以促进制品进一步致密化，制品晶粒细小，处于纳米级别，同时制品接近零收缩，制备周期短，可以大幅度降低产品成本，具有较高经济效益。制备的致密氧化钛纳米陶瓷，相对密度、晶粒尺寸、收缩率性能指标优异。可以作为隐身材料、紫外屏蔽材料使用。

技术领域

本发明属于纳米陶瓷技术领域，具体涉及一种致密氧化钛纳米陶瓷及其制备方法和应用。

背景技术

致密氧化钛纳米陶瓷以其特有的性能在隐身材料、紫外屏蔽等方面有着广泛应用。纳米致密陶瓷制备核心工艺问题包括两个方面，一是保证烧结制品结构内部纳米晶，这方面目前研究已经颇为成熟，即采用快速升温和高温短时间烧结及低温长时间保温即可实现；第二是致密化，粉末压制后烧结存在的主要问题便是制品致密度难以提高。陶瓷致密化工艺目前看来发展比较缓慢，还是采用分段常规致密化工艺，主要包括热压烧结、液相烧结和自蔓延烧结三类。热压烧结在一定程度上可以提高烧结体致密度，但是高温由于采用石墨模具强度低导致高温压力难以有效提高，高温压力远远低于常规陶瓷低温成型压力；液相烧结也可以在一定程度上提高致密度，但是高温粘结相的引入在一定程度上影响了主体材料性能发挥，而且低温成型过程中多面体颗粒之间相互“抵触”也导致坯体存在一定数量气孔，其次高温熔体相的加入导致制品变形较大，不利于后期应用和加工，最后氧化钛高温存在小密度锐钛矿相向大密度金红石相转变，也在一定程度上导致样品结构疏松，这些对致密度提高都是不利的；自蔓延烧结主要针对一些特殊陶瓷材料而言。因而开发一类高效、简单、能有效提高纳米陶瓷致密度的工艺是目前亟待解决的问题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种致密氧化钛纳米陶瓷及其制备方法和应用，制品晶粒细小，处于纳米级别，同时制品接近零收缩，制备周期短，可以大幅度降低产品成本，具有较高经济效益，本发明是通过以下技术方案来实现：

本发明公开了一种致密氧化钛纳米陶瓷的方法，分为以下步骤：

1)将纳米氧化钛粉体进行湿法球磨，干燥，过筛后进行造粒；

2)将步骤1)造粒得到的颗粒放入高温模具，在150～450Mpa下升温至700～900℃保温10min后去除压力，降温至600℃保温4h，随炉冷却至室温，得到致密氧化钛纳米陶瓷。

优选地，纳米氧化钛粉体的平均粒度为7nm。

优选地，湿法球磨的具体过程为：向纳米氧化钛粉体中加入酒精，采用行星式球磨机进行球磨。

优选地，湿法球磨的时间为30min。

优选地，干燥采用旋转式干燥蒸发仪。

优选地，过筛是过120目的筛。

优选地，高温模具的材质为锆刚玉致密陶瓷。

本发明还公开了采用上述方法制备的致密氧化钛纳米陶瓷，相对密度为3.01％～4.16％，晶粒尺寸为30～95nm，收缩率为0.4511％～0.7312％。

本发明还公开了该致密氧化钛纳米陶瓷作为隐身材料、紫外屏蔽材料的应用。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明的致密氧化钛纳米陶瓷的方法，在高温模具中高温高压下烧结时间为10min，有效抑制了晶粒异常长大，烧结后去除压力，降温至600℃保温4h，可以促进制品进一步致密化，制品晶粒细小，处于纳米级别，同时制品接近零收缩，制备周期短，可以大幅度降低产品成本，具有较高经济效益。

进一步地，采用行星式球磨机进行湿法球磨，目的是为了减少粉体内部颗粒团聚，便于后期成型工艺。