[发明专利]一种氧化铝基复合陶瓷及制备方法

说明书

本发明属于陶瓷材料技术领域，公开了一种氧化铝基复合陶瓷及制备方法，所述氧化铝基复合陶瓷按质量百分数计，由45～70wt.％的α‑Al₂O₃、1～30wt.％的3Y‑ZrO₂和10～40wt.％的β‑SiC组成；所述氧化铝基复合陶瓷的制备方法包括：按重量百分数分别称取原料；以异丙醇作为球磨介质，将原料混合球磨，烘干，得到均匀混合的粉体原料；将粉体原料热压烧结，得到块体样品；对试样进行抛光，清洗，置于高温马弗炉中高温退火。本发明在陶瓷材料中引入SiC，借助SiC在高温退火过程中的选择性氧化，可实现表面SiO₂层的构建，有助于修复和减少因制备和加工引起的缺陷，提高陶瓷材料的断裂韧性和抗弯强度。

技术领域

本发明属于陶瓷材料技术领域，尤其涉及一种氧化铝基复合陶瓷、制备方法及应用。

背景技术

目前，氧化物结构陶瓷是发展比较早和应用广泛的一类陶瓷材料，如氧化铝(Al₂O₃)、氧化锆(ZrO₂)、莫来石(Al₆Si₂O₁₃)、尖晶石(MgAl₂O₄)等，其中Al₂O₃陶瓷由于具有耐高温、抗氧化及良好的化学稳定性等优异性能，因此在机械、医疗、化工、电子、能源、航天等领域有着巨大的应用前景，但由于高纯Al₂O₃陶瓷的断裂韧性较低(通常在3MPa·m^1/2左右)，裂纹敏感性强，极大限制了其广泛应用。为此，具有高强度和高韧性的Al₂O₃基多相复合生物陶瓷得到开发，例如氧化锆增韧氧化铝(ZTA)及氧化铝-氧化锆-碳化硅(Al₂O₃-ZrO₂-SiC)复合陶瓷。ZTA及Al₂O₃-ZrO₂-SiC复合陶瓷结合了Al₂O₃、ZrO₂及SiC的优点，表现出高强度、高韧性、优异的耐磨性能，但在制备和机械加工过程中产生的缺陷会降低Al₂O₃基复合陶瓷的力学性能，因此发明一种减少缺陷或缺陷愈合的方法，是进一步提高Al₂O₃基复合陶瓷力学性能的有效策略，也是本领域技术人员亟待解决的问题。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：由于高纯Al₂O₃陶瓷的断裂韧性较低(通常在3MPa·m^1/2左右)，裂纹敏感性强，极大限制了其广泛应用。同时，现有复合陶瓷在制备和机械加工过程中产生的缺陷会降低Al₂O₃基复合陶瓷的力学性能。

解决以上问题及缺陷的难度为：陶瓷材料在制备和加工过程中，无法避免会产生缺陷(如表面微裂纹和表面划痕)，Al₂O₃-ZrO₂-SiC复合陶瓷借助SiC高温氧化形成的SiO₂层，可实现Al₂O₃及ZTA等陶瓷材料难以实现的表面缺陷自修复功能。

以上问题及缺陷的意义为：Al₂O₃-ZrO₂-SiC复合陶瓷中SiC高温氧化形成的SiO₂层有利于减少Al₂O₃基复合陶瓷因制备和加工而产生的表面缺陷，可进一步提高Al₂O₃基复合陶瓷的力学性能，增加其应用可靠性，提高产品质量。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种氧化铝基复合陶瓷、制备方法及应用，尤其涉及一种利用高温退火处理增强增韧氧化铝基复合陶瓷的方法。