[发明专利]一种透明装甲用硅铝酸盐透明陶瓷的制备方法

说明书

本发明涉及了一种透明装甲用硅铝酸盐透明陶瓷的制备方法，其特征在于，所述陶瓷的材料化学组成式为：Al₅₇Ca₂₈O₃₈₄Si₁₃₅，其采用高温固相法制备，通过合理控制烧成制度和原料比例来达到烧成稳定的立方相结构，即Al₅₇Ca₂₈O₃₈₄Si₁₃₅晶型结构，这种陶瓷材料具有优异的透光性，强度大，硬度高，制备周期短，生产成本低等特点。

技术领域

本发明涉及透明陶瓷制备技术领域，特别涉及一种透明装甲用硅铝酸盐透明陶瓷的制备方法。

背景技术

大尺寸、轻质、高强度的透明陶瓷兼有功能陶瓷材料和结构陶瓷材料的功用：既具备了高强度的防护性能，又能透过多波段，提高系统的观测、侦察识别能力，增强系统的主动性，是目前透明装甲的发展趋势。过去几年的研究结果表明，因为透明陶瓷材料具有硬度高、质量轻的优点，其对动能弹和弹药破片的防御能力都很强，已成为一种广泛应用于防弹衣、车辆和飞机等装备的防护装甲。

目前，立方相结构的透明陶瓷一直在应用中占很大的比例，与非晶的玻璃和高分子材料相比，多晶陶瓷具有机械强度高、熔点高、物理化学性质稳定等特点；与单晶材料相比，多晶陶瓷材料的制作工艺更为简单，易于制成大尺寸多形状的构件，满足大功率激光器等器件的需要，并可以作为优良的力学材料和光学材料用在具有腐蚀性的苛刻的环境中。

传统的立方相陶瓷具有以上的诸多优点，但总要通过定向的掺杂才能提高各方面的性能，并且制备温度高，难度性大，还要考虑掺杂量、添加助剂量、均匀性等诸多问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种透明装甲用硅铝酸盐透明陶瓷的制备方法，制作温度低，并且不用掺杂，具有优异透光效果的晶体结构，晶格间距较大，电子云排布密集，拥有较宽的带隙，透过更多波长的电磁波，尤其是在可见光范围，并且原料易生成稳定相，从而降低了晶体生成的温度，减少的制作成本，不包含重金属或稀土离子，更加自然环保。

为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案为：

一种透明装甲用硅铝酸盐透明陶瓷的制备方法，其特征在于，所述陶瓷的材料化学组成式为：Al₅₇Ca₂₈O₃₈₄Si₁₃₅，其采用高温固相法制备，通过合理控制烧成制度和原料比例来达到烧成稳定的立方相结构，即Al₅₇Ca₂₈O₃₈₄Si₁₃₅晶型结构。

进一步的，所述高温固相法制备，具体包括如下步骤：

(1)对99.99％纯度的原料氧化钙CaO，99.9999％纯度的原料氧化铝Al₂O₃，99.99％纯度的原料氧化硅SiO₂进行煅烧，除去原料中的杂质和水分；

(2)按照化学式Al₅₇Ca₂₈O₃₈₄Si₁₃₅中各元素的摩尔比，将煅烧后的氧化铝、氧化钙和氧化硅以57:28:135的阳离子摩尔比放入球磨罐中，加入磨球，加入适量的无水乙醇作分散剂，进行球磨；

(3)将球磨后的浆料放入烘箱烘干，直到完全干燥为止，并用200目的筛网对粉体过筛三遍；

(4)将干燥后的粉体装入模具中，用10MPa的压力干压成片，然后塑封，进行冷等，在200MPa的压力下保压5分钟，得陶瓷片；

(5)将陶瓷片放入马弗炉中预煅烧；

(6)将预煅烧后的陶瓷片放入高温马弗炉中烧结，温度为1600-1700℃，保温时间6-8小时；