[发明专利]一种用于人防工程的镁橄榄石基泡沫陶瓷球壳的制备方法

说明书

本发明涉及一种用于人防工程的镁橄榄石基泡沫陶瓷球壳的制备方法。其技术方案是：以67~85wt%的镁橄榄石粉、5~10wt%的绢云母粉、3~13 wt%的硅微粉为原料，外加10~15wt%的结合剂、10~30wt%的水以及8~15wt%的造孔剂，混合均匀，得到泥料；将泥料填充在外径6~10cm、内径3~5cm的半球壳型的模具中，在5~10Mpa下压制成半球壳生坯，在相同压力下将半球壳的边口对接合并成一个空心球体，脱模。先于25℃下养护2~5h，再于60~110℃烘干6~12h，然后置于空气气氛中，以1~10℃/min升温至800~1000℃并保温1~2h烧结合封，得到镁橄榄石基泡沫陶瓷球壳。本发明所用原料廉价易得，烧结温度低，生产效率高，可以实现自动化生产，采用本发明制备的镁橄榄石基泡沫陶瓷球壳壁厚均匀，球壳强度高，密度、壁厚与球体尺寸可控。

技术领域

本发明属于泡沫陶瓷球壳技术领域。具体涉及一种用于人防工程的镁橄榄石基泡沫陶瓷球壳的制备方法。

背景技术

泡沫陶瓷球壳具有多孔材料的高效削波吸能和壳体结构强度高的双重特性，不仅对爆炸波有很强的衰减作用，且具有经受多次打击的能力，而且由于其中的空穴对应力波的绕射和隔离效应，在保持强度的条件下增强了材料对波的弥散和衰减效应，因此在冲击动力学和人防工程等领域具有广阔的应用空间。

曹燕等人（曾燕，桑元华，廖其龙，等．采用模板法制备毫米级半透明Al₂O₃空心球[J]．硅酸盐学报，2013(12):1644-1649．）采用离心加压物理包覆法制备聚苯乙烯-氧化铝复合球壳，然后在1300℃下保温2h，得到氧化铝空心球壳，最后在1800℃真空条件下烧结，得到半透明氧化铝空心球。该技术烧结温度高，工艺复杂，成本高；该技术制备的球壳致密度高，且球壳厚度难以控制。

中国发明专利《一种陶瓷空心浮力球及其制造方法，201710399976.4》公开了如下技术：先制造半球壳素坯，再经过第一次烧结得到半球壳，然后对半球壳的边口进行精密加工，使两个所述半球壳边口相互靠近时能完全贴合，再将精密加工后的所述半球壳进行热等静压处理，对热等静压处理后的所述半球壳边口进行打磨抛光；最后，将两个半球壳边口对接合并成一个完整的空心球，经过第二次烧结，得到完整的空心球。该技术中半球壳素坯的制备方法为3D打印，该方法成型的制品表面粗糙，成型周期长且设备成本高。该技术需两次烧结处理，烧结后的空心球也需要后续处理以消除封口处应力。

同为泡沫陶瓷材料的粘土质隔热耐火砖国家标准（GB/T 3994-2013）对应的参数指标表明，当材料体积密度为0.8 g/cm³时，常温静态强度为2.5MPa，泡沫陶瓷材料的低密度与高强度存在矛盾，无法满足人防工程的泡沫陶瓷球壳低密度和高强度的技术要求。

发明内容

本发明旨在克服现有技术缺陷，目的在于提供一种用于人防工程的镁橄榄石基泡沫陶瓷球壳的制备方法，用该方法制备的泡沫陶瓷球壳壁厚均匀，密度、壁厚、球体尺寸及常温力学性能可控，并且工艺简单。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案的步骤是：

一种用于人防工程的镁橄榄石基泡沫陶瓷球壳的制备方法，其步骤如下：

步骤一、以67~85wt%的镁橄榄石粉、5~10wt%的绢云母粉、3~13wt%的硅微粉为原料，外加10~15wt%的结合剂、10~30wt%的水以及8~15wt%的造孔剂，混合均匀，得到泥料；

步骤二、将泥料填充在外径6~10cm、内径3~5cm的半球壳型的模具中，在5~10Mpa下压制成半球壳生坯，在相同压力下将半球壳的边口对接合并成一个空心球体，脱模。先于25℃下养护2~5h，再于60~110℃烘干6~12h后，得到镁橄榄石基泡沫陶瓷球壳坯体；