[01369560]高韧性Al2O3/3Y-ZrO2复相陶瓷的制备方法

1.课题来源与背景 将陶瓷材料应用于工业阀门是一项大胆和有益的创新。陶瓷材料变形量小,比金属具有更高的结合强度,具有良好的耐磨性、防腐性能及密封性。大大延长了阀门的使用寿命。然而陶瓷本身的“脆”及难加工限制了它的应用范围,近几十年来,由于马氏体相变增韧技术、复合材料技术及纳米陶瓷概念的发展及进步,已使陶瓷的“脆”性得到了大大的改进,其韧性和强度得到了极大地提高。虽然ZrO2增韧3Y-Al2O3复相陶瓷已经成为一个成熟的增韧增强陶瓷体系,但始终没有一种既能取得很好的增韧效果又能经济制备的方法。 2.研究目的和意义 提高Al2O3/3Y-ZrO2复相陶瓷的韧性及产品烧成率。 1)解决陶瓷脆性问题,提高陶瓷韧性;2)控制收缩率,提高陶瓷的烧制成品率;3)开发研制高温窑;4)研制陶瓷加工设备;5)实现陶瓷与金属阀体的精密配合。取得很好的增韧效果又能经济制备的方法。 3.技术原理 高韧性Al2O3/3Y-ZrO2复相陶瓷的制备方法,具体包括一下步骤： （1）粉体的选择预混合：采用Al2O3粉体与3Y-ZrO2粉,放到星式球磨机中湿磨8小时,以使二者混合均匀;球磨后粉体在烘干箱中干燥,将筛分后的粉体密封保存备用。（2）压制成型;将粉体放到钢铸磨具中,在压力为450MPa下压制成型。（3）烧结：将干压成型的陶瓷放到箱式电炉中,按照恒速升温、多节保温的常压烧结工艺进行烧结;分别在300℃、600℃、1000℃和1200℃温度段进行保温,每个阶段保温0.5小时;在最高烧结温度为1600℃时保温8小时,然后停止加热,让其自然冷却到室温,即得到陶瓷制品。 4.技术的创造与先进性 在实验室已经成功的研制出Al2O3/3Y-ZrO2复相陶瓷材料,其具有良好的耐磨性,抗腐蚀性能。其合成实验简单,节约成本与资源,合成效率大大提高。制造陶瓷材料的原料广泛,成本低廉,用铝、碳、硅等普通元素就能制造出性能优越的陶瓷材料,可以节约大量金属材料和稀有的矿产资源。本发明方法制备的材料可用于对陶瓷材料具有较高韧性要求的领域,如：阀门、汽车及航空业等,具有较大的经济和使用价值。本发明的有益之处是：采用快速升温箱式电炉进行常压烧结,便于控制温度及烧结制度,可以显著地提高制得的陶瓷样品成品率。本发明多阶段保温制备高韧性Al2O3/3Y-ZrO2复相陶瓷方法具有操作简单,成本低等特点。 5.历年获奖情况 在国内外发表学术论文50余篇,其中SCI、EI收录论文 30余篇。