[发明专利]一种二氧化锆增韧板片状氧化铝基复合陶瓷及其制备方法

说明书

本发明涉及一种二氧化锆增韧板片状氧化铝基复合陶瓷及其制备方法。本发明公开了一种二氧化锆增韧板片状氧化铝基复合陶瓷的制备方法，包括：依次加入第一分散剂、Al₂O₃粉体和ZrO₂粉体后进行混合，加入第二分散剂，进行烧结，得到ZrO₂增韧板片状Al₂O₃基复合陶瓷；第一分散剂包括PAA和PEG；第二分散剂包括AMP和PEG。该制备方法操作简单，节省了制备成本，本发明的ZTA复相陶瓷基体中的Al₂O₃晶粒发生定向生长，具有一定的长径比，且呈板片状结构，该结构使得断裂过程中裂纹偏转和裂纹桥接的概率提高，进而在不影响ZTA复相陶瓷硬度的前提下，ZTA复相陶瓷的断裂韧性与强度得到显著改善，解决了现有的ZTA复相陶瓷基体Al₂O₃的形状均是等轴状的形貌，韧性较差的问题。

技术领域

本发明涉及复合材料技术领域，尤其涉及一种二氧化锆增韧板片状氧化铝基复合陶瓷及其制备方法。

背景技术

氧化铝(Al₂O₃)基陶瓷材料具有耐高温、强度大、耐蠕变、耐磨耗、绝缘性好、重量轻、抗氧化等优良的特性，是一类理想的结构陶瓷材料，应用极为广泛。随着技术的发展与应用领域的扩大，对Al₂O₃基陶瓷材料的性能要求也日益提高。

Al₂O₃陶瓷又称刚玉，莫式硬度为9，硬度极高。但由于Al₂O₃陶瓷较高的脆性，使其应用范围受到了限制。为了克服这一缺点，提高使用过程中的安全可靠性，对其进行强韧化处理是专业学者长期以来所一直从事的重要课题之一。目前，学术界已经提出多种针对Al₂O₃基陶瓷材料的强韧化方法，较成熟和应用较广泛的方法有二氧化锆(ZrO₂)增韧和纤维增韧，即在Al₂O₃基体中加入ZrO₂第二相，形成ZrO₂增韧Al₂O₃基复合陶瓷(ZTA，ZrO₂toughened Al₂O₃)。

当前，ZTA复相陶瓷的基体Al₂O₃的形状均是等轴状的形貌，韧性较差。

发明内容

本发明提供了一种二氧化锆增韧板片状氧化铝基复合陶瓷及其制备方法，解决了现有的ZTA复相陶瓷基体Al₂O₃的形状均是等轴状的形貌，韧性较差的技术问题。

其具体技术方案如下：

本发明提供了一种依次加入第一分散剂、氧化铝(Al₂O₃)粉体和二氧化锆(ZrO₂)粉体后进行混合，加入第二分散剂，进行烧结，得到ZrO₂增韧板片状Al₂O₃基复合陶瓷；

所述第一分散剂包括聚丙烯酸(PAA)和聚乙二醇(PEG)；

所述第二分散剂包括2-氨基-2-甲基-1-丙醇(AMP)和PEG。

优选地，所述Al₂O₃粉体粒径为80nm-200nm；

所述ZrO₂粉体粒径为40nm-200nm。