[发明专利]一种高韧性氧化铝陶瓷及其制备方法与应用

权利要求书

1.一种高韧性氧化铝陶瓷，其特征在于它由Al(OH)₃粉体、Y(NO₃)₃粉体和经预处理的碳纳米管按摩尔比为Al(OH)₃：Y(NO₃)₃：CNTs＝80～120：0.9～1.1：9～11投料制备而成。

2.根据权利要求1所述的高韧性氧化铝陶瓷的制备方法，其特征在于该方法步骤如下：

a)CNTs预处理

配制体积比为3：1的H₂SO₄/HNO₃混酸溶液，将一定质量的CNTs置入到混酸溶液中超声处理至CNTs在混酸中呈粘稠状黑色，将混酸溶液稀释后，抽滤，洗涤CNTs至pH＝7，烘干后，置入质量百分浓度3-8％的聚乙烯醇中进行超声分散后，脱溶，烘干后得到预处理的CNTs；

b)制备具有“壳-核”复合结构的纳米粉体

将按摩尔比为Al(OH)₃：Y(NO₃)₃：CNTs＝80～120：0.9～1.1：9～11称取的Al(OH)₃粉体、Y(NO₃)₃粉体和经预处理的碳纳米管溶于乙醇中，并加入分散剂，超声振荡使分散均匀的悬浊液；然后在不断搅拌的条件下，向上述悬浊液中以1～5 mL/min的速率滴加弱碱性溶液，以形成添加剂离子的沉淀，使沉淀物以氧化铝颗粒和碳纳米管为形核中心形成异质形核沉淀，当pH值为8～9时停止滴加弱碱性溶液，继续搅拌1～3h，以使得沉淀反应均匀充分；再将得到的悬浊液经过滤、醇洗、烘干，得到Al₂O₃、Y₂O₃和CNTs的纳米混合粉体；

c)放电等离子烧结

把所得混合粉体装入直径为20mm的石墨模具中，然后放入放电等离子烧结炉中进行分段加压烧结，首先，在30MPa的压力下，随炉升温到600℃，然后，以150 ℃/min的升温速度升温到1150℃，此时，升高压力到60MPa，并在1min内升温到1200℃；最后在该温度保温3分钟后停止加热并随炉冷却；

d)双面抛光处理

烧结的陶瓷片经双面抛光处理，得到高韧性的氧化铝陶瓷。

3.根据权利要求2所述的高韧性氧化铝陶瓷的制备方法，其特征在于所述Al(OH)₃粉体与Y(NO₃)₃粉体优选高纯超细活性的粉体，平均粒径为亚微米级，纯度≥99.9%。

4.根据权利要求2所述的高韧性氧化铝陶瓷的制备方法，其特征在于所述分散剂为正丁醇、异丙醇或分子量为400～2000的聚乙二醇；所述分散剂的加入量为Al(OH)₃粉体的0.33～1.3wt%。

5.根据权利要求2所述的高韧性氧化铝陶瓷的制备方法，其特征在于所述的弱碱性溶液为有机胺类、尿素、氨水、乙醇钠或乙酸钠中的一种或几种配制的溶液。

6.根据权利要求2所述的高韧性氧化铝陶瓷的制备方法，其特征在于步骤a）中所述的CNTs预处理工艺为：配制体积比为3：1的H₂SO₄/HNO₃混酸溶液，将一定质量的碳纳米管置入到混酸溶液中，在30℃下超声处理24h后，CNTs在混酸中呈粘稠状黑色，将混酸溶液稀释后，抽滤，用二次蒸馏水洗涤CNTs至pH＝7，60℃烘干后，置入质量百分浓度3～8％的聚乙烯醇中进行超声分散6～24小时后，脱溶，60℃烘干后得到预处理的CNTs。

7.根据权利要求2～5任意一个权利要求所述方法制备的氧化铝陶瓷在陶瓷轴承制品方面的应用。