[发明专利]一种高强度复合泡沫陶瓷的制备方法

说明书

本发明涉及一种高强度复合泡沫陶瓷的制备方法，属于陶瓷材料技术领域。本发明以氮化硅和氧化锆晶须为原料，制备一种高强度复合泡沫陶瓷，氧化锆是一种高硬度的化合物，在泡沫陶瓷中可以起到弥散增强作用，氧化锆晶须和氮化硅的热失配使氧化锆在基体中处于受压状态，晶界处不易形成半共格和共渗结构，使两者可以很好的连接，材料保持了很高的力学强度，且氧化锆晶须的加入增加了对基体的约束，从而降低了可相变能力，可以抑制氧化锆晶须老化现象的发生，从而提高泡沫陶瓷的抗氧化性能，氧化锆晶须还能在复合泡沫陶瓷的表面形成一层致密的氧化锆薄膜，能有效阻隔氧气的进入，从而提高复合泡沫陶瓷的抗氧化性和力学性能。

技术领域

本发明涉及一种高强度复合泡沫陶瓷的制备方法，属于陶瓷材料技术领域。

背景技术

泡沫陶瓷是一种新型多孔材料，具有高化学稳定性、高强度、耐高温、抗热震、低密度、高气孔率、大比表面积等优点，因此在汽车尾气处理、污水处理、节能隔热、化学催化及生物材料等领域显示出巨大的应用前景。但是，现有的泡沫陶瓷种类很少，根据其主要组成，分为碳化硅、氧化锆和氮化硅等三类。显然，这些材料只能适用于特定的场合，如果要将泡沫陶瓷的优势在更多领域得到发挥，需要研发更多种类的泡沫陶瓷。泡沫陶瓷一般可以分为两类，即开孔陶瓷及闭孔陶瓷，这取决于各个孔穴是否具有固体壁面。如果形成泡沫体的固体仅仅包含于孔棱中，则称之为开孔陶瓷，其孔隙是相互连通的。如果存在着固体壁面，则称为闭孔陶瓷，其中的孔穴由连续的陶瓷基体相互分隔。由于泡沫陶瓷的气孔存在，使得在使用时，其抗弯强度不高，相比于其他陶瓷材料，在使用性能上存在不足之处，使用时具有一定的局限性。此外，还存在相对导热系数比较高，抗氧化性能和抗热震性能较差的缺陷。因此，制备出强度高、孔径均匀、性能稳定的泡沫陶瓷体，拓宽和开发泡沫陶瓷在国内各行业中的应用，无疑是十分必要的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：针对现有泡沫陶瓷强度低、力学性能差的问题，提供了一种高强度复合泡沫陶瓷的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

（1）按重量份数计，分别称量20~30份大豆蛋白粉，80~100份混合浆料、8~12份蔗糖、0.4~0.6份氧化镁粉末；

（2）将大豆蛋白粉、蔗糖、氧化镁粉末置于混合浆料中，常温下以300~400r/min转速球磨30~40min，得发泡浆料；

（3）将发泡浆料置于80~90℃下干燥2~3h，常温冷却，得泡沫陶瓷预制体，将泡沫陶瓷预制体置于1400~1600℃下高温烧结2~3h，室温冷却，得高强度复合泡沫陶瓷。

步骤（1）所述的氧化镁粉末的平均粒径为100~200μm。

所述混合浆料的具体制备步骤为：

（1）按重量份数计，分别称量50~60份氮化硅粉末、20~30份改性氧化锆晶须、3~5份氧化钇粉末、1~3份聚乙烯醇、5~10份丙三醇、1~3份羧甲基纤维素、60~80份去离子水。

（2）将聚乙烯醇、丙三醇、羧甲基纤维素加入去离子水中，在50~60℃水浴下以300~400r/min转速搅拌20~30min，得溶液；

（3）将氮化硅、改性氧化锆晶须、氧化钇粉体置于球磨机下，常温下以200~240r/min转速球磨1~2h，得混合粉体；

（4）将混合粉体加入溶液中，常温下以1500~1700r/min转速搅拌1.5~2h，再置于超声波分散机中，常温下超声分散20~30min，得混合浆料。

步骤（1）所述的氮化硅粉末的平均粒径为80~120nm，氧化钇粉末的平均粒径为40~80nm。

步骤（4）所述的超声分散的功率为500~600W。

所述改性氧化锆晶须的具体制备步骤为：