[发明专利]热压烧结氧化铝基共晶复合陶瓷材料的方法

摘要

一种热压烧结氧化铝基共晶复合陶瓷材料的方法，利用激光悬浮区熔定向凝固技术制备组织细小均匀的棒状共晶试样；通过粉碎过筛获得内部包含有共晶结构的共晶粉末；采用热压烧结制备内部保留有共晶结构的氧化铝基共晶陶瓷复合材料。本发明制备的烧结共晶复合材料保留了初始共晶试样当中的共晶结构，消除了大部分晶界和界面非晶相，进而为大尺寸氧化铝基共晶陶瓷复合材料的制备提供了一种新思路。本发明的组织呈典型的“象形文字”共晶形貌，并且共晶颗粒粒度分布在4～25μm且大于共晶层片间距，因此共晶颗粒有效保留了共晶结构，实现了高熔点、接近全致密、内部保留了接近全共晶结构尤其是具有较大尺寸的块体共晶复合陶瓷材料的制备。

主权项

一种热压烧结氧化铝基共晶复合陶瓷材料的方法，其特征在于，具体过程是：步骤1，制备试样预制体坯料；步骤2，制备试样；重复熔化――抽拉过程，将步骤1得到的试样预制体坯料制备成为具有细小均匀共晶组织的试样；以得到的该试样的平均共晶层片间距作为所有试样的平均共晶层片间距；步骤3，制备共晶颗粒；所述的共晶颗粒的粒径为4～25μm，各单个颗粒内部均保留了共晶结构组织；步骤4，块体共晶复合陶瓷材料的制备；通过热压烧结制备块体共晶复合陶瓷材料，具体过程为：第一，在石墨模具与粉末接触的区域铺上石墨纸；在该石墨纸表层喷涂一层氮化硼后将共晶粉末放置于模具内部；第二，将装有粉末的石墨模具置于热压炉中，对该热压炉抽真空至真空度高于10‑1Pa时，开启加热电源；第三，热压炉以10～20℃/min的速率升温至500～800℃，保温10～30min；保温结束后该热压炉继续以5～10℃/min的速率升温至1600～1650℃，并使该热压炉的真空度大于5×10‑2Pa，同时向所述共晶粉末施加30MPa的轴向压力并保持该压力；在所述1600～1650℃、真空度大于5×10‑2Pa的条件下保温2h后停止加热，卸除所施加的轴向压力并随炉冷却至室温时取出试样，从而获得了内部保留了初始共晶结构的块体共晶复合陶瓷材料；得到的Al2O3/YAG块体共晶复合陶瓷材料的相对密度达到99.0～99.4％。