CN104529405A - 一种新型陶瓷材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种新型陶瓷材料及其制备方法，属于陶瓷加工技术领域，其中各组分的重量份为Al₂O₃ 60～85份、TiC 20～40份、Co 5～10份、Si₃N₄ 5～10份，其制备方法是将上述组分按比例混合后，在酒精溶液中球磨24小时，然后在1600~1700℃、25MPa、Ar气气氛中热压烧结1~2小时，即可制得新型陶瓷；该方法制得的陶瓷材料的烧结工艺性能、力学性能、强度水平、断裂韧性水平均及耐磨性与传统陶瓷相比有明显改善。

Description

一种新型陶瓷材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种陶瓷材料及其制备方法，具体涉及一种新型陶瓷材料及其制备方法，属于陶瓷加工技术领域。

背景技术

陶瓷材料是继金属材料，非金属高分子材料之后人们所关注的无机非金属材料中最重要的一种，因为它同时兼有金属和高分子材料两者的共同优点，此外在不断的改性过程中，已使它的易碎裂的性能有了很大的改善。因此，它的应用领域和各类产品都有一个十分明显的提高。正如美国军事材料实验室主任R.Kaiz在21世纪高性能陶瓷材料的应用一文指出的那样：先进的陶瓷材料的制备技术及应用可以看成我们进入21世纪工业经济竞争力的重要标志之一。

传统的陶瓷材料均来自于自然界，因此，用它们制成的材料无论从性能上还是质量上都比较难以控制。所以大量的这类材料只能被用在日用品上。如各类陶器、瓷器及其它生活用品。由于传统陶瓷具有一定的耐化学腐蚀特性和较高的电阻率，因此部分传统陶瓷被应用于工业作为化学反应容器、管道及防腐材料，它的主要优点是熔点高，可耐高温，硬度高，耐磨损，化学稳定性高，不腐蚀，重量轻，弹性模量大。但它的主要弱点是塑料变形能力差，易发生脆性破坏和不易加工成型，这些原因大大地限制了在工业上应用范围。特别是在机械工业上的应用。而在电器上的应用也主要局限在高压电瓷瓶及其绝缘体部件等少数几个方面。

现代工业出现的新型陶瓷材料，如超小型化、超速、超高温、高压力等，具有优异特性的各类陶瓷材料如SiC、Si₃N₄、A1₂O₃，除了被利用作为光导、超导、磁性等电磁材料外，更多的被用于各类其它功能材料，在此人们充分利用了陶瓷材料的化学、热及良好的机械性能，如在50年代汽轮机的喷嘴的温度达到800e，当时采用合金喷嘴，而到90年代现代汽轮机设备要求喷嘴能承受1400e的高温，若再采用金属喷嘴，不但需采用冷却装置，且喷嘴的寿命也非常短。到了2000年，其喷嘴温度将进一步提高至2000e，这时再采用金属材料已经不可能了，只能采用陶瓷材料，陶瓷不但具有良好的高温机械性能，还可避免热应力腐蚀，同时由于不必附加冷却装置，可以减少摩擦损失和节能，因此，它是一种理想的材料。

201310278557.7公开申请了一种新型陶瓷，不用烧窑，把火砖粉、水泥、焦炭粉、石灰粉按配比混凝成为陶瓷浆料，但该陶瓷材料在工艺性能、力学性能、强度水平、断裂韧性水平均及耐磨性方面有欠缺，本发明以Al₂O₃、TiC、Co、Si₃N₄等为原料，开发出的新型陶瓷材料的烧结工艺性能、力学性能、强度水平、断裂韧性水平均及耐磨性与传统陶瓷相比有明显改善。

发明内容

本发明的目的是提供一种新型陶瓷材料，该陶瓷材料的烧结工艺性能、力学性能、强度水平、断裂韧性水平均及耐磨性与传统陶瓷相比有明显改善。

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案是：

一种新型陶瓷材料，由下列重量份的组分组成：

Al₂O₃ 60～85份、TiC 20～40份、Co 5～10份、Si₃N₄ 5～10份。

一种新型陶瓷材料，由下列重量份的组分组成：

Al₂O₃ 65～85份、TiC 25～40份、Co 6～10份、Si₃N₄ 6～10份。

一种新型陶瓷材料，由下列重量份的组分组成：

Al₂O₃ 70～85份、TiC 30～40份、Co 7～10份、Si₃N₄ 7～10份。

一种新型陶瓷材料，由下列重量份的组分组成：

Al₂O₃ 75～85份、TiC 35～40份、Co 6～8份、Si₃N₄ 6～8份。

一种新型陶瓷材料，由下列重量份的组分组成：

Al₂O₃ 60～75份、TiC 20～35份、Co 5～6份、Si₃N₄ 5～6份。

一种新型陶瓷材料，由下列重量份的组分组成：

Al₂O₃ 70～80份、TiC 25～30份、Co 8～10份、Si₃N₄ 8～10份。

一种新型陶瓷材料，由下列重量份的组分组成：

Al₂O₃ 80～85份、TiC 35～40份、Co 5～6份、Si₃N₄ 5～6份。

一种新型陶瓷材料的制备方法，包括如下步骤：

将上述组分按比例混合后，在酒精溶液中球磨24小时，然后在1600~1700℃、25MPa、Ar气气氛中热压烧结1~2小时，即可制得新型陶瓷。

本发明相对于现有技术的有益效果是：

本发明制得的陶瓷材料的烧结工艺性能、力学性能、强度水平、断裂韧性水平均及耐磨性与传统陶瓷相比有明显改善。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明做进一步详细说明，这些实施例仅用来说明本发明，并不限制本发明的范围。

实施例1

一种新型陶瓷材料，由下列重量份的组分组成：

Al₂O₃ 60份、TiC 40份、Co 5份、Si₃N₄ 5份；

其制备方法，包括以下步骤：

将上述组分按比例混合后，在酒精溶液中球磨24小时，然后在1600℃、25MPa、Ar气气氛中热压烧结1小时，即可制得新型陶瓷。

实施例2

一种新型陶瓷材料，由下列重量份的组分组成：

Al₂O₃ 65份、TiC 25份、Co 10份、Si₃N₄8份；

其制备方法，包括以下步骤：

将上述组分按比例混合后，在酒精溶液中球磨24小时，然后在1650℃、25MPa、Ar气气氛中热压烧结1.5小时，即可制得新型陶瓷。

实施例3

一种新型陶瓷材料，由下列重量份的组分组成：

Al₂O₃ 70份、TiC 35份、Co6份、Si₃N₄ 8份；

其制备方法，包括以下步骤：

将上述组分按比例混合后，在酒精溶液中球磨24小时，然后在1700℃、25MPa、Ar气气氛中热压烧结2小时，即可制得新型陶瓷。

实施例4

一种新型陶瓷材料，由下列重量份的组分组成：

Al₂O₃75份、TiC35份、Co 7份、Si₃N₄7份；

其制备方法，包括以下步骤：

将上述组分按比例混合后，在酒精溶液中球磨24小时，然后在1700℃、25MPa、Ar气气氛中热压烧结1小时，即可制得新型陶瓷。

实施例5

一种新型陶瓷材料，由下列重量份的组分组成：

Al₂O₃ 80份、TiC 30份、Co 8份、Si₃N₄ 8份；

其制备方法，包括以下步骤：

将上述组分按比例混合后，在酒精溶液中球磨24小时，然后在1680℃、25MPa、Ar气气氛中热压烧结1.2小时，即可制得新型陶瓷。

实施例6

一种新型陶瓷材料，由下列重量份的组分组成：

Al₂O₃85份、TiC40份、Co 10份、Si₃N₄ 5份；

其制备方法，包括以下步骤：

将上述组分按比例混合后，在酒精溶液中球磨24小时，然后在1700℃、25MPa、Ar气气氛中热压烧结1小时，即可制得新型陶瓷。

Claims (9)

1.一种新型陶瓷材料，其特征在于：由下列重量份的组分组成：

Al₂O₃ 60～85份、TiC 20～40份、Co 5～10份、Si₃N₄ 5～10份。

2.一种新型陶瓷材料，其特征在于：由下列重量份的组分组成：

Al₂O₃ 65～85份、TiC 25～40份、Co 6～10份、Si₃N₄ 6～10份。

3.一种新型陶瓷材料，其特征在于：由下列重量份的组分组成：

Al₂O₃ 70～85份、TiC 30～40份、Co 7～10份、Si₃N₄ 7～10份。

4.一种新型陶瓷材料，其特征在于：由下列重量份的组分组成：

Al₂O₃ 75～85份、TiC 35～40份、Co 6～8份、Si₃N₄ 6～8份。

5.一种新型陶瓷材料，其特征在于：由下列重量份的组分组成：

Al₂O₃ 60～75份、TiC 20～35份、Co 5～6份、Si₃N₄ 5～6份。

6.一种新型陶瓷材料，其特征在于：由下列重量份的组分组成：

Al₂O₃ 70～80份、TiC 25～30份、Co 8～10份、Si₃N₄ 8～10份。

7.一种新型陶瓷材料，其特征在于：由下列重量份的组分组成：

Al₂O₃ 80～85份、TiC 35～40份、Co 5～6份、Si₃N₄ 5～6份。

8.根据权利要求1~7任意一项所述的一种新型陶瓷材料，其特征在于：所述的TiC粒度范围为1~2μm。

9.一种新型陶瓷材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

将上述组分按比例混合后，在酒精溶液中球磨24小时，然后在1600~1700℃、25MPa、Ar气气氛中热压烧结1~2小时，即可制得新型陶瓷。