[发明专利]一种两相钽酸钙陶瓷及其制备方法

说明书

本发明公开了一种两相钽酸钙陶瓷及其制备方法，两相钽酸钙由Casubgt;2/subgt;Tasubgt;2/subgt;Osubgt;7/subgt;和CaTasubgt;2/subgt;Osubgt;6/subgt;构成；分别对钙元素原料与钽元素原料进行煅烧，得到氧化钙粉末和氧化钽粉末；根据Casubgt;2/subgt;Tasubgt;2/subgt;Osubgt;7/subgt;和CaTasubgt;2/subgt;Osubgt;6/subgt;的摩尔比称取氧化钙粉末和氧化钽粉末；将氧化钙粉末和氧化钽粉末混合并球磨，得到混合粉末；将混合粉末等静压压制成型后，进行保温烧结，得到两相钽酸钙陶瓷块体；本发明通过煅烧钙元素原料和钽元素原料，可以获得具有高度活性的氧化钙和氧化钽粉末，从而降低最终的烧结温度，得到两相钽酸钙，并且通过球磨可以细化混合粉末，从而避免过烧和晶粒过度长大的现象，增加陶瓷块体的致密性，最终得到具有良好力学性能的两相钽酸钙块体。

技术领域

本发明属于陶瓷材料与制备技术领域，尤其涉及一种两相钽酸钙陶瓷及其制备方法。

背景技术

陶瓷材料是指用天然或合成化合物经过成形和高温烧结制成的一类无机非金属材料，它具有高熔点、高硬度、高耐磨性、耐氧化等优点，可用作结构材料、刀具材料，由于陶瓷还具有某些特殊的性能，又可作为功能材料。

目前新型的超高温隔热耐磨防护陶瓷材料为稀土钽酸盐(RETaO₄、RE₃TaO₇和RETa₃O₉)，其应用范围包括热障涂层、环境障涂层、耐酸碱涂层和耐冲击烧蚀涂层等各个方面。当稀土钽酸盐作为热障涂层时，具有热导率低、热膨胀系数与基体匹配、力学性能优异和抗高温水蒸气侵蚀等优点。但是，其中含有的稀土元素在高温下会与空气中的氧化物(如钙氧化物、镁氧化物、铝氧化物和硅氧化物等)反应而被腐蚀，会严重影响其性能。

为了进一步优化钽酸盐的热物理性能并延长使用寿命，发现稀土元素主要与氧化钙和氧化镁反应，被渗透导致失效。而钽元素与钙的氧化物具有良好的反应惰性，因此，减少钽酸盐中的稀土元素含量成为提高其耐腐蚀性能的一个突破口。Ca₂Ta₂O₇陶瓷和CaTa₂O₆陶瓷均具有优异的高温相稳定性、较低的热导率和抗腐蚀性能，有望作为新型的陶瓷材料，但是，二者力学性能差，大大限制了其工作时间，力学性能成为了制约二者成为优异陶瓷材料的条件。

发明内容

本发明的目的是提供一种两相钽酸钙陶瓷及其制备方法，通过制备两相钽酸钙陶瓷，有效提高了产物的力学性能，延长了钽酸钙陶瓷的工作时间。

本发明采用以下技术方案：一种两相钽酸钙陶瓷制备方法，两相钽酸钙由Ca₂Ta₂O₇和CaTa₂O₆构成，且Ca₂Ta₂O₇和CaTa₂O₆的摩尔比为1：(1-X)，1X0；具体包括以下步骤：

分别对钙元素原料与钽元素原料进行煅烧，得到氧化钙粉末和氧化钽粉末；

根据Ca₂Ta₂O₇和CaTa₂O₆的摩尔比称取氧化钙粉末和氧化钽粉末；

将氧化钙粉末和氧化钽粉末混合并球磨，得到混合粉末；

将混合粉末等静压压制成型后，进行保温烧结，得到两相钽酸钙陶瓷块体；其中，烧结过程不添加烧结助剂，烧结温度为880～1050℃，烧结时间为1～3h。

进一步地，等静压压制的压力为250～350MPa，时间为2～5min。