[发明专利]一种石墨烯强韧化氧化铝陶瓷的方法

说明书

本发明提供了一种石墨烯强韧化氧化铝陶瓷的方法，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。本发明的有益效果是：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（Al₂O₃）陶瓷，得到韧性良好的氧化铝基复合材料。

技术领域

本发明涉及氧化铝的增韧方法，尤其涉及一种石墨烯强韧化氧化铝陶瓷的方法。

背景技术

目前氧化铝的增韧技术主要有颗粒弥散增韧，纤维或晶须增韧，相变增韧，复合增韧和自增韧等。虽然在氧化铝基体中加入颗粒第二相可以显著提高氧化铝的韧性，但存在制备工艺复杂，成本高，难以产业化，第二相难以均匀分散到基体中和第二相与基体难以产生良好的界面结合等问题；纤维或晶须增韧存在生产工艺复杂，纤维或晶须易发生偏聚等问题；相变增韧存在烧结温度较高，受温度影响较大等问题；复合增韧和自增韧中存在增韧机制不清楚等问题有待解决。虽然目前通过各种增韧手段使氧化铝陶瓷的韧性得到了很大的提高，但增韧效果仍然难以满足实际需求，对于作为关键负荷部件的应用还有很大差距。

因此，如何更好的提高氧化铝的增韧效果，是本领域技术人员所亟待解决的技术问题。

发明内容

为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种石墨烯强韧化氧化铝陶瓷的方法。

本发明提供了一种石墨烯强韧化氧化铝陶瓷的方法，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。

作为本发明的进一步改进，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。

作为本发明的进一步改进，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。

作为本发明的进一步改进，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。

作为本发明的进一步改进，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。

作为本发明的进一步改进，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；