[发明专利]一种ZTA陶瓷材料、其制备方法及陶瓷制品

说明书

本申请公开了一种陶瓷材料，所述陶瓷材料包括ZTA基质和掺杂在所述ZTA基质中的机械发光材料。在ZTA材料中添加机械发光材料，以应力诱导发光为机理，通过发光的形式消耗部分外力，提升材料的韧性和强度。

技术领域

本发明涉及一种陶瓷材料，尤其涉及一种具有高韧性和高强度的陶瓷材料、其制备方法及应用。

背景技术

ZTA陶瓷材料为通过氧化锆增韧氧化铝，获得高韧性和高强度，应用领域非常广泛。其机理为在外力刺激下氧化锆发生马氏体相变，从四方相转变为单斜相，通过相变消耗外力；同时相变伴随体积增大，引起微裂纹，通过微裂纹扩散消除应力，提升材料的韧性。即应力诱导相变机理和微裂纹机理。业内又在此基础上，通过添加Cr₂O₃、SiC及其它添加剂来改善力学性能，但很难从本质上提高。

急需新的增韧方式从本质上提升ZTA以及其它陶瓷材料性能。

发明内容

根据本申请的一个方面，提供一种具有高强度和高韧性的陶瓷材料，还提供了所述陶瓷材料的制备方法和应用场景。该陶瓷材料通过在ZTA材料中添加机械发光材料，以应力诱导发光为机理，通过发光的形式消耗部分外力，提升材料的韧性和强度。

所述陶瓷材料，其特征在于，所述陶瓷材料包括ZTA基质和掺杂在所述ZTA基质中的机械发光材料。

可选地，以ZTA基质中氧化铝和氧化锆的质量和为100wt％计，所述陶瓷材料中机械发光材料的掺杂量为0.001wt％～30wt％。

可选地，以ZTA基质中氧化铝和氧化锆的质量和为100wt％计，所述陶瓷材料中机械发光材料的掺杂量为0.001wt％、0.1wt％、0.2wt％、0.8wt％、1wt％、1.5wt％、30wt％中的任意值以及任意两个值之间的范围值。

可选地，所述ZTA基质包括氧化铝和钇稳定的氧化锆；其中，钇占稳定氧化锆总量的摩尔比为1％-5％。

可选地，氧化铝和钇稳定的氧化锆的重量比为80:20、90:10、85:15、70:30中的任意比值及任意两个比值之间的范围值。

可选地，所述机械发光材料选自机械力诱导发光材料中的至少一种。

优选地，所述机械力包括拉力、压力、弯曲力、撞击力、摩擦力、超声波中的至少一种。

可选地，所述机械发光材料选自SrAl₂O₄体系、ZnS体系、Ca₂Al₂SiO₇体系、ZnGa₂O₄体系、MgGa₂O₄体系、ZnAl₂O₄体系、ZrO体系、Ca,BaTiO₃体系、CaZnOS体系、ZnO体系中的至少一种。

优选地，所述机械发光材料选自ZnO纳米颗粒、ZnS:Mn²⁺、SrAl₂O₄:Eu²⁺、BaTiO₃:Pr³⁺、CaZnOS:Eu²⁺、CaTiO₃:Pr³⁺、Ca₂Al₂SiO₇:Ce³⁺中的至少一种。

可选地，所述陶瓷材料中还包括添加剂；

所述添加剂包括Cr₂O₃、SiC、镧系元素、MgO、SiO₂、Co₃O₄中的至少一种。本领域技术人员根据需要选择添加剂。