[发明专利]一种Fe3AI/AI2O3纳米复相陶瓷的制备方法无效
| 申请号： | 200910117563.8 | 申请日： | 2009-11-02 |
| 公开（公告）号： | CN101818271A | 公开（公告）日： | 2010-09-01 |
| 发明（设计）人： | 喇培清;张秀萍;刘雪梅;卢学峰 | 申请（专利权）人： | 兰州理工大学 |
| 主分类号： | C22C1/05 | 分类号： | C22C1/05;C22C29/12 |
| 代理公司： | 兰州振华专利代理有限责任公司 62102 | 代理人： | 董斌 |
| 地址： | 730050 *** | 国省代码： | 甘肃;62 |
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| 摘要： | |||
| 搜索关键词： | 一种 fe sub ai 纳米 陶瓷 制备 方法 | ||
技术领域
本发明涉及一种纳米复相陶瓷的制备方法。
背景技术
Al2O3是一种典型的陶瓷材料，其高熔点、高硬度、耐热、耐腐蚀和电绝缘性好等优点，使得它能够在较为苛刻的条件下使用，而且由于其生产工艺成熟，生产量大，价格低廉，使其成为科技领域应用最广的重要基础材料之一。但Al2O3陶瓷的脆性限制了其大规模的应用。
发明内容
本发明的目的是在降低陶瓷脆性的同时提高材料的断裂韧性。
本发明是一种Fe3Al/Al2O3纳米复相陶瓷的制备方法，其步骤为：首先准备好Fe3Al粉末，用球磨机混合Al2O3和Fe3Al粉末，混合时间为8小时，Fe3Al加入量为Al2O3和Fe3Al粉末混合物重量的5～20％，将混合均匀后的粉体置于真空热压烧结炉中进行热压成型烧结，成型压力2.5t、烧结温度为1250℃～1400℃，烧结时间为15～60分钟。
本发明制备的Fe3Al/Al2O3纳米复相陶瓷中的Fe3Al金属间化合物具有长程有序的特殊结构，其高温强度、高温蠕变和抗氧化耐腐蚀性能高于大部分金属材料，韧性优于陶瓷材料，在降低陶瓷脆性的同时提高了材料的断裂韧性，使Al2O3陶瓷应用范围增大。
本发明的复合材料的维氏硬度最高达到9.75Gpa，断裂韧性8.30MPa/m1/2，比原Al2O3陶瓷的断裂韧性提高了137％，达到了预期目标。
附图说明
图1为烧结温度与材料致密度的关系图，图2为保温时间与材料致密度的关系图，图3为烧结温度与材料维氏硬度的关系图，图4为保温时间与材料维氏硬度的关系图，图5为烧结温度与材料断裂韧性的关系图，图6为保温时间与材料断裂韧性的关系图。
具体实施方式
本发明是一种Fe3Al/Al2O3纳米复相陶瓷的制备方法，其步骤为：首先准备好Fe3Al粉末，用球磨机混合Al2O3和Fe3Al粉末，混合时间为8小时，Fe3Al加入量为Al2O3和Fe3Al粉末混合物重量的5～20％，将混合均匀后的粉体置于真空热压烧结炉中进行热压成型烧结，成型压力2.5t、烧结温度为1250℃～1400℃，烧结时间为15～60分钟。
如图1所示，材料致密度随烧结温度的升高呈增大趋势，烧结温度在1300℃到1350℃范围内，材料致密度增大很快，从90.37％增大到91.94％，烧结温度超过1350℃后，致密度虽然在升高但增幅不大。原因为材料在较高的烧结温度下，粉体扩散较充分，有利于气孔的排出，达到一定温度后，温度对粉体扩散、气孔排出的作用到了极限，即使温度升高也不能对致密度有所帮助。如图2所示，材料致密性随保温时间的延长而升高，保温时间的影响规律与烧结温度的影响规律相似。在高温下，延长保温时间有利于粉体扩散、气孔排出，致密性提高。如图3所示，材料的维氏硬度随烧结温度的升高而增大。硬度跟材料致密度关系很大，材料致密性好硬度就高。烧结温度的升高有利于材料致密，相应的材料的硬度也随之增大。如图4所示，随着保温时间的延长材料维氏硬度也随之增加，说明保温时间的延长有利于材料致密，维氏硬度的提高。如图5所示，材料断裂韧性随烧结温度的升高而增大，1400℃时达到7.97MPa/m1/2，比纯Al2O3陶瓷断裂韧性提高了128％，说明Fe3Al增韧Al2O3陶瓷效果明显。如图6所示，材料断裂韧性随保温时间的延长而增大。在60分钟时达到8.30MPa/m1/2，是所有制备的材料中断裂韧性最大的一组。
下面结合具体实施例进一步展开本发明的制备方法：
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