[发明专利]高致密细晶粒陶瓷及其制备方法和应用

说明书

本发明是关于一种高致密细晶粒陶瓷及其制备方法和应用。所述高致密细晶粒陶瓷的制备方法按照以下步骤烧结陶瓷素坯：将所述陶瓷素坯进行n次“升温，保温和降温”，其中，n为大于或者等于2的自然数；所述高致密细晶粒陶瓷的相对密度≥99％，晶粒尺寸≤10μm。所要解决的技术问题是如何制备一种高致密细晶粒的陶瓷，使所述陶瓷的相对密度≥99％，晶粒尺寸≤10μm；同时，所述方法使用现有技术中的设备即可完成陶瓷烧结，无需引入特殊设备，生产成本低，易于大批量生产和工业化推广，从而更加适于实用。

技术领域

本发明属于电子行业用高性能陶瓷制造技术领域，特别是涉及一种高致密细晶粒陶瓷及其制备方法和应用。

背景技术

高性能陶瓷因其具有高强度、高硬度、耐高温、耐腐蚀、耐磨损及化学性质稳定等系列优良特性，在航天航空、机械、电子、化工、通讯、能源、生物医学、环境工程等领域获得了广泛的应用。

现有技术中高性能陶瓷烧结一般是在大气气氛下高温烧结，但是该烧结工艺存在以下的问题。如果烧结过程中烧结速率过快，则会导致陶瓷产品中气孔残留多、晶粒异常长大，从而导致致密度较低和力学性能差；而如果升温速率过慢，则会导致烧结效率太低，生产成本偏高等问题。

有文献报道，采用振荡压力烧结法和两步法烧结法也可以获得高致密、细晶粒和高强度的高性能陶瓷。其中，振荡压力烧结方法主要是通过在烧结过程中引入振荡压力，进而获得高致密、高强度陶瓷坯体。两步烧结法是指在烧结过程中，先采用极快的速度升温至极高的温度，获得初始密度后，再快速降温到某较高温度，最后经过长时间的保温，最终得到高致密、细晶粒的陶瓷坯体。但是，振荡压力烧结法和两步法烧结法需要采用特殊的烧结设备才能实现，导致其生产成本高，难以大批量生产和工业化推广应用。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种高致密细晶粒陶瓷及其制备方法和应用，所要解决的技术问题是如何制备一种高致密细晶粒的陶瓷，使所述陶瓷的相对密度≥99％，晶粒尺寸≤10μm；同时，所述方法使用现有技术中的设备即可完成陶瓷烧结，无需引入特殊设备，生产成本低，易于大批量生产和工业化推广，从而更加适于实用。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种高致密细晶粒陶瓷的制备方法，按照以下步骤烧结陶瓷素坯：将所述陶瓷素坯进行n次“升温，保温和降温”，其中，n为大于或者等于2的自然数。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

优选的，前述的制备方法，其中按照以下步骤烧结陶瓷素坯：

若n＝2，则步骤如下：

1)第一次升温至T_max-1℃，保温，降温至T_min-1℃；

2)第二次升温至T_max-2℃，保温，降温至室温，得到陶瓷；

其中，T_max-2T_max-1；

若n＝3～5，则步骤如下：

1’)第一次升温至T_max-1℃，保温，降温至T_min-1℃；

2’)......；

3’)第n-1次升温至T_max-(n-1)℃，保温，降温至T_min-(n-1)℃；

4’)第n次升温至T_max-n℃，保温，降温至室温，得到陶瓷；

其中，所述T_max-1，T_max-2......，T_max-n位于第一直线上，其斜率0；