[发明专利]一种注塑成型的锆铝复合陶瓷及其制备方法

说明书

本发明提供了一种注塑成型的锆铝复合陶瓷及其制备方法，将70～80份的95瓷氧化铝、1～30份的氧化锆、1～5份氧化钇、1～2份氧化镧和1～10份聚乙烯醇缩丁醛(PVB)混合后，以去离子水为溶剂，球磨得到陶瓷浆料，真空干燥炉干燥后研磨得到陶瓷粉体，注塑成型制成陶瓷坯体，在通入保护气氛的高压烧结炉中排胶后烧结，得到锆铝复合陶瓷。本发明制备的锆铝复合陶瓷，所采用制备方法简单，陶瓷耐磨性好、断裂韧性高、抗弯强度大。

技术领域

本发明涉及陶瓷材料领域，且特别涉及一种注塑成型的锆铝复合陶瓷及其制备方法。

背景技术

ZTA是以氧化铝为基体，部分稳定的氧化锆为增强增韧相的的一种新型复相陶瓷材料。由于其具有高强度、高硬度、耐腐蚀、价格低廉等优点，在高温、机械、电子领域得到了广泛应用。ZTA陶瓷的力学性能优于单组分陶瓷，利用ZrO₂相变增韧虽然可大幅度改善陶瓷的脆性，但单一相强化、韧化Al₂O₃陶瓷耐磨性能还有待提高，且由于添加相与基体材料物性参数的差异，导致材料的增韧与补强不可兼得。而随着特种陶瓷的发展，ZTA陶瓷无法满足航空航天、交通运输等特殊领域的需求。然而利用多元协同强化以及多种增韧机制的耦合可以有效提高ZTA陶瓷材料的力学性能及耐磨性能，这为ZTA陶瓷带来了新的希望。

在ZTA陶瓷中，Al₂O₃基体上均匀分布着ZrO₂粒子，由于某些特定阶段随着温度的升高或降低，ZrO₂粒子会发生相变，这种相变属于马氏体相变，会对应的产生体积膨胀和切应变，会导致张应力和微裂纹等不利缺陷，这些缺陷的产生会使材料内部气孔率增大，相对密度下降，会大大影响ZrO₂陶瓷相变增韧的效果。然而通过在ZTA陶瓷中添加稀土氧化物可有效改善这一现象，提高ZTA陶瓷的力学性能。有鉴于此，特提出本申请。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种注塑成型的锆铝复合陶瓷及其制备方法，能够制得断裂韧性好、抗弯强度大、耐磨性好的锆铝复合陶瓷。

为了实现上述发明目的，本发明采用了以下技术方案：一种注塑成型的锆铝复合陶瓷的制备方法，包括以下步骤：步骤1.将60-80份的氧化铝、1-30份的氧化锆、1-5份氧化钇、1-2份氧化镧和1-10份聚乙烯醇缩丁醛(PVB)进行混合，均匀混合得到混料；

步骤2.以去离子水为溶剂，将步骤1中的混料分散于去离子水中进行球磨得到陶瓷浆液；

步骤3.将步骤2中的陶瓷浆液烘干研磨，过筛得到陶瓷粉体，并将陶瓷粉体压制成型；

步骤4.将所述素胚烧结得到初版样品，再将初版样品抛光打磨处理得到成品。

进一步的，在步骤1中，所述氧化铝采用95瓷氧化铝，所述95瓷氧化铝为α-Al2O3，其粒径范围为1～2μm，密度为3.96g/cm³，纯度为99.9-100％。

进一步的，在步骤1中，所述氧化锆为氧化钇部分稳定氧化锆(3Y-ZrO2)，其粒径范围为50nm，密度为5.89g/cm³，粉末纯度为99.9-100％。

进一步的，在步骤1中，所述氧化镧纯度为99.9-100％，密度为6.41g/cm³，其粒径范围为1～1.5μm。

进一步的，在步骤2中，所述球磨的转速为250～300r/min，球磨时间为10～12h。

进一步的，在步骤3中，所述烘干过筛具体包括以下操作：将浆料取出烘干后，进行真空干燥，温度设置在60-100℃，将彻底烘干后的粉体进行研磨，过100目筛，得到陶瓷粉体。