[发明专利]含纳米级氧化镱的熔融石英陶瓷材料的制备方法无效

专利信息
申请号: 201310120688.2 申请日: 2013-03-26
公开(公告)号: CN103183502A 公开(公告)日: 2013-07-03
发明(设计)人: 卜景龙;谷莹蕾;马飞;陈越军;王志发 申请(专利权)人: 河北联合大学
主分类号: C04B35/14 分类号: C04B35/14;C04B35/63;C04B35/622
代理公司: 暂无信息 代理人: 暂无信息
地址: 063009 *** 国省代码: 河北;13
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摘要:
搜索关键词: 纳米 氧化镱 熔融 石英 陶瓷材料 制备 方法
【说明书】:

技术领域

本发明属于高温结构陶瓷领域,具体涉及一种含纳米级氧化镱的熔融石英陶瓷材料的制备方法。

背景技术

熔融石英具有优良的低热膨胀等特性,其800℃时的热膨胀率仅为0.05%,由熔融石英颗粒制备的熔融石英陶瓷材料具有优良的抗热震性能,广泛应用于玻璃熔制、钢铁及有色金属冶金、电力、电子、军工导弹、航天器等领域。但熔融石英陶瓷材料中的颗粒状熔融石英为热力学不稳定的高能态物质,在>1200℃的高温条件下,熔融石英易逐渐脱玻化(或称晶化)形成高热膨胀率(或高热膨胀系数)的方石英,该晶化过程伴随有较大的体积效应。熔融石英的晶化程度随温度升高而逐步提高,且熔融石英陶瓷材料的热膨胀率随熔融石英晶化程度提高而增大。经1400℃保温1小时烧后的熔融石英陶瓷材料,其中的熔融石英基本上全部晶化为方石英,该熔融石英陶瓷材料的热膨胀率增大至1.79%(800℃时)。

熔融石英晶化程度高的熔融石英陶瓷材料,在经历自高温至常温、或自常温至高温的热震过程时,熔融石英陶瓷材料易产生热震裂纹,甚至因裂纹扩展导致材料开裂损毁。因此,降低熔融石英陶瓷材料高温使用时的熔融石英晶化程度及其危害作用,寻求减小或抑制熔融石英晶化程度的技术途径,成为熔融石英陶瓷材料应用发展的重要技术课题。

近年来,国内一些机构进行了熔融石英的烧结与析晶抑制的研究,一些研究者采用微米级添加剂(单一的或复合的化合物)引入到熔融石英陶瓷材料中,获得了一定的熔融石英析晶抑制效果。在专利公开(200910215197.X)中,发明人采用2%(重量百分比)的微米级氧化镱引入熔融石英粉体中制备试样,经1300℃保温1小时烧成制得含氧化镱的熔融石英陶瓷材料试样.该试样的热膨胀率0.07%(800℃时)。经同样条件烧后的未引入氧化镱的空白试样热膨胀率为0.13%(800℃时)。因熔融石英陶瓷材料的热膨胀率随其中熔融石英的晶化程度提高而增大,上述试验结果表明了微米级氧化镱对熔融石英晶化具有明显的抑制作用。

本发明的发明人对含微米级氧化镱熔融石英陶瓷材料进行了1400℃保温1小时烧成后的试验研究,考察微米级氧化镱对熔融石英的晶化抑制作用效果。试验采用2%(重量百分比)的微米级氧化镱引入熔融石英粉体中制备试样,经1400℃保温1小时烧成后制得含微米级氧化镱的熔融石英陶瓷材料试样,测定试样的热膨胀率为1.20%(800℃时)。经同样条件烧后的未引入微米级氧化镱的空白试样热膨胀率为1.79%(800℃时)。该试验结果表明,在1400℃保温1小时烧成条件下,含微米级氧化镱试样中的熔融石英晶化程度相当高,与空白试样的热膨胀率较为接近,微米级氧化镱对熔融石英的晶化抑制作用大幅度降低。

为此,应寻求一种技术方法,在1400℃保温1小时烧成条件下,降低熔融石英陶瓷材料中熔融石英的晶化程度,使熔融石英陶瓷材料仍具有较低的热膨胀率和较高的抗热震性能,从而提高熔融石英陶瓷材料在钢铁冶金、航天军工等领域应用的安全可靠性。

在常规的高温结构陶瓷材料中引入纳米级颗粒可促进高温结构陶瓷材料的烧结致密化,是高温结构材料领域技术人员常用的方法。但是,将纳米级氧化镱引入到熔融石英陶瓷材料中,在1400℃保温1小时的烧成条件下,研究纳米级氧化镱抑制或减小熔融石英的晶化程度,迄今还未见有此方面的研究报道。

本发明采用纳米级氧化镱引入到熔融石英陶瓷材料粉体中,混合料经成型及高温烧成后获得含纳米级氧化镱的熔融石英陶瓷材料试样。与引入微米级氧化镱的熔融石英陶瓷材料试样比较,含纳米级氧化镱的熔融石英陶瓷材料试样的晶化程度更低、热膨胀率更小,是一种安全可靠性程度更高的熔融石英陶瓷材料。本发明可为我国玻璃熔制、钢铁及有色金属冶金、电子、军工导弹、航天器等领域提供一种新型高温结构材料,具有广阔的应用前景及强化国防的意义。

发明内容

本发明的目的在于上述现有微米级氧化镱对熔融石英晶化抑制技术中的不足,提供一种含纳米级氧化镱的熔融石英陶瓷材料的制备方法。

本发明的技术方案与技术特征为:

本发明为一种含纳米级氧化镱的熔融石英陶瓷材料的制备方法,其特征在于该陶瓷材料所用原料以及原料的重量百分比为:熔融石英粉97~99%,纳米级氧化镱1~3%,该陶瓷材料制备包括以下步骤:坯料制备;坯体成型;坯体干燥;坯体烧成。

熔融石英粉的粒径<0.043mm,熔融石英粉纯度的重量百分比为:SiO2≥99.9%。

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