[发明专利]一种石墨烯强韧化氧化铝陶瓷的方法

权利要求书

1.一种石墨烯强韧化氧化铝陶瓷的方法，其特征在于：通过添加石墨烯作为第二相，通过烧结致密化来增韧氧化铝陶瓷，得到韧性良好的氧化铝基复合材料。

2.根据权利要求1所述的石墨烯强韧化氧化铝陶瓷的方法，其特征在于：以氧化铝为陶瓷基体，还原氧化石墨烯为增韧相，使用的增韧相为单层石墨烯，采用球磨的混合方法，将石墨烯均匀的分散到氧化铝粉末中而不发生团聚，通过热压烧结或者放电等离子烧结致密化，得到韧性良好的氧化铝基复合材料。

3.根据权利要求1所述的石墨烯强韧化氧化铝陶瓷的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、制备氧化石墨烯；

S2、配制氧化石墨烯分散液；

S3、球磨法制备氧化石墨烯-氧化铝混合粉末；

S4、还原氧化石墨烯-氧化铝混合粉末；

S5、热压烧结或者放电等离子烧结完成氧化铝基复合材料的制备。

4.根据权利要求3所述的石墨烯强韧化氧化铝陶瓷的方法，其特征在于，步骤S1包括：氧化石墨烯采用化学法制备而成，具体制备步骤如下：称取4g鳞片石墨置于烧杯中，将400～500ml浓硫酸和40～50ml磷酸倒入烧杯中配制成混合溶液，室温下搅拌30～60min；将烧杯置于水浴中进行水浴加热，将16～20g高锰酸钾分8次分别加入到混合溶液中，并将混合溶液在60～70℃下恒温加热，10～20h后取出在室温下冷却；待冷却到室温后，将混合溶液缓慢倒入600～700ml含有6～7ml质量分数为30％的过氧化氢混合冰水中，静置20～30h后，滤去上层清液，取下层溶液进行离心洗涤处理及干燥后，得到氧化石墨烯。

5.根据权利要求4所述的石墨烯强韧化氧化铝陶瓷的方法，其特征在于：步骤S1中的所述离心洗涤处理是按以下步骤进行的：

(1)利用离心分离机，将抽滤后得到的固态物质加入到去离子水中离心漂洗3～6次；

(2)将去离子水漂洗后得到的固态物质加入到质量分数为0.1～0.9mol/L的盐酸溶液中离心漂洗3～6次；

(3)将盐酸溶液漂洗后得到的固态物质加入到无水乙醇中离心漂洗3～6次。

6.根据权利要求3所述的石墨烯强韧化氧化铝陶瓷的方法，其特征在于，步骤S2包括以下子步骤：

S21、将氧化石墨烯加入去离子水中搅拌均匀，得到氧化石墨烯去离子水分散液；

S22、在频率为10～90KHz的条件下将氧化石墨烯去离子水分散液超声处理20～60min，得到浓度为0.5～22mg/mL的氧化石墨烯分散液。

7.根据权利要求3所述的石墨烯强韧化氧化铝陶瓷的方法，其特征在于，步骤S3包括：将步骤S2得到的氧化石墨烯分散液中加入氧化铝粉末，氧化铝粉体粒径为30nm-0.1μm，在转速为200rpm～500rpm条件下球磨24h～48h，采用乙醇或丙酮作为球磨助剂，然后在30℃～70℃条件下干燥，最后得到混合均匀的氧化石墨烯-氧化铝混合粉末。

8.根据权利要求3所述的石墨烯强韧化氧化铝陶瓷的方法，其特征在于，步骤S4包括：将步骤S3得到的氧化石墨烯-氧化铝混合粉末在管式炉中通氢氩混合气体在500℃～800℃温度下还原0.5h～4h，得到还原氧化石墨烯-氧化铝混合粉末。

9.根据权利要求8所述的石墨烯强韧化氧化铝陶瓷的方法，其特征在于：所述氢氩混合气体包括氩气流量800～1200mL/min，氢气流量100～500mL/min。

10.根据权利要求3所述的石墨烯强韧化氧化铝陶瓷的方法，其特征在于，步骤S5包括：将步骤S4得到的还原氧化石墨烯-氧化铝混合粉末放入石墨模具中，通过加压烧结，温度为1100～1500℃，烧结压力为20～100MPa，保温保压时间为2h～4h，得到复合块体材料。