[发明专利]一种氧化铝陶瓷材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种氧化铝陶瓷材料及其制备方法，所述制备方法的具体步骤如下：将纳米碳材料颗粒加入到氨水溶液中，超声分散得到纳米碳材料悬浮液；水浴，将20‑40质量份的上述纳米碳材料悬浮液逐滴加入至100质量份的铝盐溶液中，同时磁力搅拌均匀，得到混合液体；静置陈化，离心分离，将离心产物干燥，升温并保温，制得纳米核壳结构颗粒；加入氧化铝微粉、结合剂在行星球磨机中混合均匀，等静压成型，得到生坯，干燥，升温并保温得到氧化铝陶瓷材料。本发明制备的氧化铝陶瓷材料具有轻量、力学性能好和体积密度较低的优点。

技术领域

本发明涉及氧化铝陶瓷技术领域，更具体的说是涉及一种氧化铝陶瓷材料及其制备方法。

背景技术

氧化铝材料是目前我国使用的主流防弹材料，然而目前制备的氧化铝陶瓷材料韧性差、密度偏高的缺陷降低了其能量吸收率和抗多次击打能力，阻碍了其进一步的扩展应用。因此，开发具有高韧性和低密度的氧化铝基陶瓷装甲材料符合国家重大发展需求，对于提升我国整体国防能力具有不可取代的意义。

“一种轻质量级的氧化铝防弹陶瓷材料”(ZL 201410113176.8)和“一种轻质量级的氧化铝防弹陶瓷的制备方法”(ZL 201410113175.3)专利技术分别以氧化铝、高岭土、烧滑石和BC为原料，制备了轻质量级的氧化铝防弹陶瓷材料，但是密度偏高，且断裂韧性偏低。“纳米碳化硅增韧氧化铝防弹陶瓷的制备方法”(ZL 200910015239.5)专利技术以α-Al₂O₃粉、高岭土、烧滑石和纳米级碳化硅为原料，采用注凝成型方法制备了氧化铝基防弹陶瓷，但是密度偏高。

因此，结合上述问题，提供一种轻量、力学性能好的氧化铝陶瓷材料及其制备方法，是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种氧化铝陶瓷材料及其制备方法，用该方法制备的氧化铝陶瓷材料具有轻量、力学性能好和体积密度较低的优点。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种氧化铝陶瓷材料的制备方法，具体步骤如下：

S1，将0.5-1.5质量份的纳米碳材料颗粒加入到100质量份的氨水溶液中，超声分散30min，得到纳米碳材料悬浮液；

S2，在70-90℃水浴条件下，将20-40质量份的上述纳米碳材料悬浮液逐滴加入至100质量份的铝盐溶液中，同时磁力搅拌均匀，得到混合液体；

S3，将上述混合液体静置陈化6-12h，离心分离，60℃条件下将离心产物干燥12h，升温至300-350℃，保温1-3h，制得纳米核壳结构颗粒；

S4，将92-97质量份的氧化铝微粉、3-8质量份的纳米核壳结构颗粒和1-3质量份的结合剂在行星球磨机中混合均匀，设置100-200MPa等静压成型，得到生坯，将生坯在110-200℃条件下干燥12-36h，在1600-1800℃条件下保温3-8h，得到氧化铝陶瓷材料。

优选的，所述步骤S1中的纳米碳材料为纳米炭黑、纳米活性炭和纳米碳球中的一种，粒径＜400nm。

优选的，所述步骤S1中的氨水溶液的质量浓度为15-25wt％。

优选的，所述步骤S2中铝盐溶液的溶质为氯化铝、硝酸铝中的一种，溶质浓度为1.5-2.5mol/L。

优选的，所述步骤S4中氧化铝微粉中氧化铝含量98wt％，氧化铝微粉的粒径为1-8μm。

优选的，所述步骤S4中的结合剂为聚乙二醇、有机硅树脂和环氧树脂中的一种。

一种氧化铝陶瓷材料，所述氧化铝陶瓷材料根据所述的氧化铝陶瓷材料的制备方法制备得到。

通过采用上述技术方案，本发明的有益效果如下：