[发明专利]一种莫来石增强柔性钛酸铝陶瓷及其制备方法

说明书

本发明公开了一种莫来石增强柔性钛酸铝陶瓷及其制备方法。该方法包括：将莫来石、氧化铝粉体、氧化钛粉体、添加剂及水混合，球磨处理，得到料浆，干燥，研磨，得到混合粉体；将混合粉体压制成型，干燥得到陶瓷生坯，升温进行烧结处理，得到所述莫来石增强柔性钛酸铝陶瓷。陶瓷体的柔性是依靠其微裂纹结构来获得，莫来石的引入可促进钛酸铝的固相反应，抑制钛酸铝的中温段分解，减小钛酸铝的晶粒尺寸，从而减小微裂纹的宽度，有效提高陶瓷体的机械强度。该种莫来石增强柔性钛酸铝陶瓷在实现陶瓷材料于室温下具有弯曲柔性的同时，具备较高的强度，改善了柔性钛酸铝陶瓷材料机械强度较低的问题。

技术领域

本发明涉无机非金属陶瓷材料技术领域，具体涉及一种莫来石增强柔性钛酸铝陶瓷及其制备方法。

背景技术

陶瓷材料具有抗高温、抗侵蚀、耐磨损等一系列优点，但是其脆性问题一直难以得到有效解决，因而成为制约陶瓷材料可靠性、安全性进而限制其广泛应用的关键。尽管在高温下超塑性陶瓷材料能够发生一定的塑性变形，但在室温下仍表现为脆性。

目前，关于室温下能够发生塑性变形的柔性陶瓷的相关专利主要包括柔性陶瓷膜，如中国专利CN109647217A公开了一种柔性陶瓷膜及其制备方法和应用和中国专利CN109312496A公开了一种制造柔性陶瓷纤维和聚合物复合材料的方法，这些方法中，柔性陶瓷材料主要作为一种增强相与高分子材料进行复合以达到整体性能的提升，而并未获得一种具有整体柔性的陶瓷块体材料，且由于这些复合材料中的高分子材料含量过高，导致这些材料无法具备耐高温、耐腐蚀的能力。

可弯砂岩为自然界中一种石英颗粒材料，其内部存在大量的晶间微裂纹，这些微裂纹可使石英晶粒在受力时发生一定程度的移动，从而使其在宏观上表现为有限程度的塑性变形，展现出类似高分子材料的力学测试特征曲线，即较为明显的非线性力学行为。钛酸铝由于具有极强的热膨胀各向异性，其在烧结冷却过程中容易产生微裂纹，因此能够形成类似可弯砂岩的微裂纹结构，这使得钛酸铝陶瓷具有一定的柔性。但是，所制备出来柔性钛酸铝陶瓷强度也较低。

因此，亟需开发一种兼具较高柔性、较高强度、耐高温、耐腐蚀的陶瓷材料。

发明内容

为了克服现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种莫来石增强柔性钛酸铝陶瓷及其制备方法。

本发明的目的之一在于提供一种莫来石增强柔性钛酸铝陶瓷。

本发明的目的之二在于提供上述莫来石增强柔性钛酸铝陶瓷及其制备方法。

本发明的目的至少通过如下技术方案之一实现。

本发明提供的莫来石增强柔性钛酸铝陶瓷及其制备方法，包括如下步骤：

(1)原料的混合：将莫来石、氧化铝粉体、氧化钛粉体、添加剂及水混合，得到混合物，在行星式球磨机中进行球磨处理，得到料浆，干燥，研磨，过筛，得到混合粉体；

(2)莫来石增强柔性钛酸铝陶瓷的制备：将步骤(1)所述混合粉体造粒、过筛，压制成型，干燥得到陶瓷生坯；在电炉中将所述陶瓷生坯升温进行烧结处理，得到所述莫来石增强柔性钛酸铝陶瓷。

进一步地，步骤(1)所述混合物，按照质量份数计，包括：

优选地，步骤(1)所述氧化铝粉体与氧化钛粉体的摩尔比为1：1。

进一步地，步骤(1)所述添加剂为氧化镁、氧化铁、氧化硅、氧化锆的中的一种以上。

进一步地，步骤(1)所述球磨处理的速率为300-600r/min；所述球磨处理的时间为0.5-12h。

进一步地，步骤(1)所述过筛的筛孔大小为100-300目。