[发明专利]一种晶粒定向排列多晶半透明氧化铝陶瓷的制备方法

说明书

本发明涉及一种晶粒定向排列多晶半透明氧化铝陶瓷的制备方法，采用高压压铸成型将氧化铝陶瓷配料压铸成氧化铝陶瓷坯体；向氧化铝陶瓷坯体表面通过溅射掺杂氧化钇后进行预烧结处理，将经过预烧结的氧化铝陶瓷坯体降温后浸入抵制剂中进行恒温浸渗后进行常温干燥，置于烧结炉中烧结，同时，对氧化铝陶瓷坯体施加4‑10T磁场强度，得到晶体定向排列的氧化铝陶瓷。通过先溅射掺杂，然后再进行预烧结处理及浸抑制剂工序后进行高温烧结，并且在烧结过程中，施加设定强度的磁场强度，这样制备的氧化铝陶瓷的晶粒排列显著有序，并且氧化铝陶瓷的脆性也显著下降。

技术领域

本发明属于新材料技术领域，特别是指氧化铝陶瓷技术，具体是指一种晶粒定向排列多晶半透明氧化铝陶瓷的制备方法。

背景技术

氧化铝陶瓷具有高温强度大、耐热性能好、耐腐蚀性能强、电绝缘性能好且热导率高等优点，广泛应用于照明、化工、电子、医学等多个领域，但由于氧化铝陶瓷的脆性，限制了其在很多领域的应用。

为了降低氧化铝陶瓷的脆性，经过大量的研究发现，主要的原因是因为氧化铝陶瓷的晶体结构所导致的，而氧化铝本身为六方晶系，但是在烧制后的氧化铝陶瓷的晶体排列为混杂的形态，导致脆性增加。通过改进氧化铝陶瓷内部的晶体排列顺序，是降低氧化铝陶瓷脆性的方式，为了实现氧化铝陶瓷内部晶体的有序排列，现有技术是在磁场条件下辅助注浆成型得到沿C轴定向排列的氧化铝陶瓷素胚，然后在高于1800℃氢气气氛下烧结得到晶粒定向的透明氧化铝陶瓷。但是由于采用注浆成型得到的素坯中含有大量的有机物，导致在烧结过程会有气孔残留，这些残留的气孔在高温下，导致晶粒过度生长，进而影响到氧化铝陶瓷的整体韧性。

为了克服上述的不足，现有技术提出使用具有晶面取向的蓝宝石晶体置于氧化铝粉中，通过干压法形成氧化铝粉包覆蓝宝石一体成型，再经过真空或氢气气氛下烧结，得到具有晶粒定向排列的多晶氧化铝陶瓷。但是这一技术方案存在的问题是，蓝宝石与氧化铝的结合及氧化铝陶瓷的形状受到很大的限制，因此无法广泛应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种晶粒定向排列多晶半透明氧化铝陶瓷的制备方法，以解决现有技术的氧化铝陶瓷的晶粒无序排列导致的脆性增加的问题。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种晶粒定向排列多晶半透明氧化铝陶瓷的制备方法，包括以下步骤：

S1、按设计氧化铝陶瓷的组成配料；

S2、采用高压压铸成型制备氧化铝陶瓷坯体；

S3、向氧化铝陶瓷坯体表面通过溅射掺杂氧化钇；

S4、将表面掺杂后的氧化铝陶瓷坯体在真空或氢气气氛下进行预烧结处理，预烧结温度为900-1250℃，保温时间为0.5-4小时；

S5、将经过预烧结的氧化铝陶瓷坯体降温至50-70℃时，浸入抵制剂中进行60℃恒温浸渗3-8小时后进行常温干燥；

S6、将干燥后的所述氧化铝陶瓷坯体置于烧结炉中烧结，烧结温度为1700℃-1900℃，同时，对氧化铝陶瓷坯体施加4-10T磁场强度，保持时间为2-4小时，得到晶体定向排列的氧化铝陶瓷。

所述氧化铝陶瓷的组成中，氧化铝的含量大于99％。

所述高压压铸的压力为350-550MPa。

所述溅射为电子射线真空溅射，溅射能量大于40kev。

所述抑制剂为饱和氧化钙水溶液。

本发明的有益效果是：