[发明专利]基于α－氧化铝的纳米结晶的烧结体、其制备方法及其用途

权利要求书

1.一种基于α-Al₂O₃的烧结体，其具有95-100重量％的Al₂O₃含量、≥97％的理论密度的相对烧结密度和≥17.5GPa的维氏硬度HV_0.2，其特征在于，作为用于α-Al₂O₃粉末的起始材料使用碱性氯化铝，其具有化学式Al₂(OH)_nCl_z，其中n为2.5-5.5的数和z为3.5-0.5的数，并且n+z的总和总是为6，并且其中首先向作为水性悬浮液形式的碱性氯化铝中掺混入精细分散的结晶晶核，随后将其干燥和然后在低于1100℃的温度下进行热处理，并且其中该烧结体具有Al₂O₃晶体平均初级晶体粒度≤100nm的微晶组织。

2.根据权利要求1的烧结体，其特征在于，烧结体另外含有最大5重量％的一种或多种选自如下元素的氧化物组的氧化物：Fe、Cu、Ni、Zn、Co、Sr、Ba、Be、Mg、Ca、Li、Cr、Si、Mn、Hf、Zr、Ti、V、Ga、Nb、B和/或稀土元素，基于Al₂O₃含量计。

3.根据权利要求1或2的烧结体，其特征在于，该烧结体是磨粒。

4.一种制备根据权利要求1-3之一的烧结体的方法，其特征在于，该方法包括下述方法步骤：

a)制备纳米结晶的α-Al₂O₃粉末，其具有≤100nm的平均粒度，其中作为用于α-Al₂O₃粉末的起始材料使用碱性氯化铝，其具有化学式Al₂(OH)_nCl_z，其中n为2.5-5.5的数和z为3.5-0.5的数，并且n+z的总和总是为6，并且其中首先向作为水性悬浮液形式的碱性氯化铝中掺混入精细分散的结晶晶核，随后将其干燥和然后在低于1100℃的温度下进行热处理；

b)采用陶瓷成型方法将α-Al₂O₃粉末压缩成生成型体，其密度≥60％的理论密度；和

c)在1200-1500℃的温度范围中烧结生成型体。

5.根据权利要求4的方法，其特征在于，作为结晶晶核使用的是精细分散的α-Al₂O₃晶核。

6.根据权利要求5的方法，其特征在于，所使用的精细分散的α-Al₂O₃晶核具有小于0.1μm的平均粒度。

7.根据权利要求4的方法，其特征在于，作为结晶晶核使用的是精细分散的α-Fe₂O₃。

8.根据权利要求4-7之一的方法，其特征在于，在起始悬浮液中除了含有碱性氯化铝外，还含有一种或多种其他的氧化物形成剂。

9.根据权利要求8的方法，其特征在于，作为氧化物形成剂使用的是一种或多种选自如下元素组的元素的氯化物、氯氧化物、羟基氯化物和/或硝酸盐：Fe、Cu、Ni、Zn、Co、Sr、Ba、Be、Mg、Ca、Li、Cr、Si、Mn、Hf、Zr、Ti、V、Ga、Nb、B和/或稀土元素。

10.根据权利要求8的方法，其特征在于，所使用的氧化物形成剂的数量最大为5重量％，作为氧化物形式计算并基于在最终产物中的Al₂O₃的固体含量计。

11.根据权利要求4-7之一的方法，其特征在于，热处理是传统的烧结方法，其中将经干燥的悬浮液的产物烧结。

12.根据权利要求11的方法，其特征在于，烧结在流化床反应器、推进式炉、室式炉、管式炉、转筒炉或微波炉中进行。

13.根据权利要求4-7之一的方法，其特征在于，热处理是热物理方法。

14.根据权利要求4-7之一的方法，其特征在于，在热处理中附聚的纳米颗粒在随后的步骤中通过湿法研磨或干法研磨而解附聚。