[发明专利]阿隆陶瓷材料的一步常压反应烧结方法

摘要

一种阿隆陶瓷材料的一步常压反应烧结方法，其步骤为：(1)配料，包括原料、复合烧结助剂和无水乙醇溶液；(2)球磨混料：将称量好的原料、复合烧结助剂放入尼龙球磨罐中，倒入适量的无水乙醇溶液，用玻璃棒搅拌后，放入ZrO₂磨球，球磨混料24小时；(3)烘干：将球磨混料的湿浆料从尼龙球磨罐中倒出，放入烘干箱中，90℃烘干；(4)成型：将上述烘干的混合原料装入钢制模具中，先双向加载，压力为20兆帕，然后冷等静压加载，压力为200兆帕，保压时间为5分钟，制得素坯；(5)一步常压反应烧结：将素坯放在石墨推舟中，用SiC和BN混和粉体将素坯埋覆，在石墨碳管炉中进行氮化反应烧结，加热前需用氮气先吹净炉体中的空气。该方法成本低、工艺简单、烧结致密性好、适宜工业化规模生产。

主权项

1、一种阿隆陶瓷材料的一步常压反应烧结方法，其特征是：阿隆陶瓷材料的一步常压反应烧结方法是：(1)配料：配料包括原料、复合烧结助剂和无水乙醇溶液；其中，原料为Al2O3和Al粉体，纯度均大于98％；Al粉的质量百分数为13wt％，Al2O3粉体的质量百分数为87wt％；复合烧结助剂为Y2O3-CaF2-SiO2复合粉体，占原料总质量的1～5wt％；其中，CaF2为0.35～2wt％，Y2O3为0.35～2wt％，SiO2为0.3～1wt％，纯度均大于99％；利用精密电子天平按照上述成分配比分别称取适量的Al2O3粉体、Al粉体、CaF2粉体、Y2O3粉体和SiO2粉体，待用；再称取适量的无水乙醇溶液，待用；(2)球磨混料：将上述已经称量好的原料、复合烧结助剂放入尼龙球磨罐中，放料的顺序为Al2O3粉体、CaF2粉体、Y2O3粉体、SiO2粉体、Al粉体，倒入适量的无水乙醇溶液，用玻璃棒搅拌后，放入ZrO2磨球，ZrO2磨球直径为12毫米，ZrO2磨球总质量与原料总质量之比为5∶1。封盖，球磨混料24小时；(3)烘干：将上述经过24小时球磨混料的湿浆料从尼龙球磨罐中倒出，放入烘干箱中，90℃烘干；(4)成型：将上述烘干的混合原料装入钢制模具中，先双向加载，压力为20兆帕，然后冷等静压加载，压力为200兆帕，保压时间为5分钟，制得素坯；(5)一步常压反应烧结：将素坯放在石墨推舟中，并用SiC和BN混和粉体将素坯埋覆，在石墨碳管炉中进行氮化反应烧结，加热前需用氮气先吹净炉体中的空气，并使氮气流动，氮气流量为每分钟1.5升；实验所用氮气为纯氮(纯度99.9％)；800℃以前加热速度为每分钟8℃，800℃以后升温速度为每分钟5℃，并在1350℃时保温30分钟，烧结温度为1650℃～1850℃，于是获得阿隆(γ-AlON)陶瓷材料。