[发明专利]一种高体积分数氧化铝陶瓷增强铝复合材料的制备方法

摘要

本发明公开了一种高体积分数氧化铝陶瓷增强铝复合材料的制备方法，先依据级配理论选择不同粒径分布的氧化铝颗粒倒入混料机得到混合料；将水、十六烷基三甲基溴化铵、羟甲基纤维素钠以及尿素混合得到胶体，然后对胶体和混合料进行造粒，烘箱，筛取造粒粉进行压坯；再装入马弗炉中烧结得到氧化铝陶瓷；装入浸渗炉进行浸渗。本发明陶瓷体积分数大大提高；氧化铝陶瓷颗粒均匀分布在陶瓷骨架中，浸渍过程中不会产生偏聚，避免传统冷压烧结造成的陶瓷颗粒分布不均现象，改进了高体积含量氧化铝及铝的混合粉末的制备工艺，有效实现两者之间的均匀混合，同时借助放电等离子快速烧结工艺，制备了高致密化、高强度的纳米氧化铝和铝的复合材料，操作简单。 1

主权项

1.一种高体积分数氧化铝陶瓷增强铝复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、依据级配理论选择不同粒径分布的氧化铝颗粒，按配比倒入混料机进行混合，混料时间2～20h，得到混合料，所述氧化铝颗粒包括粒径分布为5～8μm和15～18μm的α‑Al₂O₃，所述5～8μm和15～18μm的α‑Al₂O₃按照1:1的质量比倒入混料机进行搅拌；

S2、将水、十六烷基三甲基溴化铵、羟甲基纤维素钠和尿素混合并加热搅拌，待充分溶解后继续搅拌1～10h制成胶体，自然冷却至40℃以下备用；

S3、将步骤S1得到的混合料和步骤S2得到的胶体按照质量比为1：1的比例混合，进行造粒，然后将造粒粉放入烘箱中，40～60℃烘焙1～6h，待干湿度达到3％～20％时，筛取100～200目的造粒粉；

S4、装入步骤S3制备的造粒粉，采用粉末液压机进行压坯；

S5、将压好的坯体装入马弗炉中进行烧结，得到氧化铝陶瓷；

S6、将步骤S5制备的氧化铝陶瓷装入浸渗炉中，加热铝液至660～800℃，开始浸渗，待浸渗炉内温度降至200～600℃时，关闭进气阀开始泄气，然后关闭升液管加热开关，当操作柜上罐压力为0，下罐压力为0时泄气结束，关闭浸渗炉电源开关，打开浸渗炉上盖，浸渗结束。

2.根据权利要求1所述的一种高体积分数氧化铝陶瓷增强铝复合材料的制备方法，其特征在于：步骤S2中，所述水、十六烷基三甲基溴化铵、羟甲基纤维素钠以及尿素的质量比为10：2：1：1。

3.根据权利要求1所述的一种高体积分数氧化铝陶瓷增强铝复合材料的制备方法，其特征在于，步骤S4中，设定液体最大压力为5～10MPa，保压时间15～30min。

4.根据权利要求1所述的一种高体积分数氧化铝陶瓷增强铝复合材料的制备方法，其特征在于，步骤S5中，烧结的曲线如下：

以3℃/min的升温速率将坯体从室温升温至800℃，保温150min，以1℃/min的升温速率将温度继续升温至1700℃，保温360min，然后随炉冷却至40℃以下取出烧好的氧化铝陶瓷。

5.根据权利要求1所述的一种高体积分数氧化铝陶瓷增强铝复合材料的制备方法，其特征在于：步骤S6中，空压机气压为2.0MPa，浸渗炉压力为0～20MPa，真空度为0～0.80MPa，保压时间为30～120min。