一种选择吸收型光热转换陶瓷复合材料及其制备方法

摘要

本发明公开了一种选择吸收型光热转换陶瓷复合材料，以选择吸收型光热转换陶瓷和无机增强材料为流延粉体，分别经流延成型制得塑性生瓷带，再通过层叠、挤压成型获得具有预设表面结构的坯体，经高温烧结后制得选择吸收型光热转换陶瓷复合材料；所述的层叠为选择吸收型光热转换陶瓷与无机增强材料的生瓷带相互叠加，形成夹心结构，选择吸收型光热转换陶瓷与无机增强材料体积比为2~5︰1。本发明技术方案中，采用光热转换效率高的氧化物陶瓷与热稳定性能好、机械强度高的无机材料复合，再在材料表面构筑一定的表面结构，可获得选择吸收型、耐高温、抗氧化、抗热冲击的选择吸收型光热转换陶瓷复合材料，可满足大气环境以及中高温条件下的使用要求。

主权项

一种选择吸收型光热转换陶瓷复合材料的制备方法，以选择吸收型光热转换陶瓷和无机增强材料为流延粉体，分别经流延成型制得塑性生瓷带，再通过层叠、挤压成型获得坯体，经高温烧结后制得选择吸收型光热转换陶瓷复合材料；所述的层叠为选择吸收型光热转换陶瓷与无机增强材料的生瓷带相互叠加，形成夹心结构，选择吸收型光热转换陶瓷与无机增强材料体积比为2～5︰1；所述的吸收型光热转换陶瓷化学组分表达式为：Sm_1‑xSr_xCoO₃，其中X取值范围为0.2～0.8；所述的无机增强材料为SiC晶须、Si₃N₄晶须中的任意一种；所述的吸收型光热转换陶瓷中的Sm元素由硝酸钐、碳酸钐中的至少一种引入；Sr元素由硝酸锶、碳酸锶中的至少一种引入；Co元素由硝酸钴、氧化钴中的至少一种引入；其特征在于：所述的制备方法，包括如下步骤：(1)选择吸收型光热转换陶瓷生瓷带的制备：按Sm_1‑xSr_xCoO₃计量比称取相应的原料置于聚四氟乙烯球磨罐，以乙醇为球磨介质，240～270r/min转速球磨5～8h后，料浆经抽滤后置于50～80℃恒温鼓风干燥箱中烘干，将粉体置于氧化铝坩埚，预烧温度850～950℃、保温5～8h，预烧结后的粉体经研磨，过筛筛目选择100～200目；按质量百分比称取61～64％过筛后的预烧粉体、27～29％溶剂、1～2％分散剂，以95～110r/min转速球磨4～8h，再加入4～6％黏结剂和2～3％塑化剂，以170～190r/min转速球磨24～36h得到流延浆料，倒出浆料，置于真空脱泡器中，去除溶解在浆体中气泡；取脱泡后的浆料进行流延成型，刮刀高度200～300μm，流延膜移动速率为0.5～1m/min，干燥后的生瓷带厚度为80～140μm；(2)无机增强材料生瓷带的制备：取无机增强材料置于聚四氟乙烯球磨罐，以乙醇为球磨介质，240～270r/min转速球磨5～8h后，料浆经抽滤后置于60℃恒温鼓风干燥箱中烘干，将粉体置于氧化铝坩埚，预烧温度850～950℃、保温5～8h，预烧结后的粉体经研磨，过筛筛目选择100～200目；按质量百分比称取61～64％过筛后的预烧粉体、27～29％溶剂、1～2％分散剂，以95～110r/min转速球磨4～8h，再加入4～6％黏结剂和2～3％塑化剂，以170～190r/min转速球磨24～36h得到流延浆料，倒出浆料，置于真空脱泡器中，去除溶解在浆体中气泡；取脱泡后的浆料进行流延成型，刮刀高度200～300μm，流延膜移动速率为0.5～1m/min，干燥后的生瓷带厚度为90～140μm；(3)层叠、挤压成型：A、在压模的预设有表面结构的一侧均匀涂覆一层石蜡；B、根据选择吸收型光热转换陶瓷复合材料的组成与结构要求，设置光热转换陶瓷生瓷带和无机增强材料生瓷带的相对层数，将叠加后的生瓷带通过挤压的方式嵌入到压模表面结构内，并以40～100MPa压强、保压3～7min挤压成型；C、取出嵌有生瓷带的压头，快速加热金属部件，使石蜡融化，即可获得具有相应表面结构的选择吸收型光热转换陶瓷复合坯体；(4)高温烧结：将上述选择吸收型光热转换陶瓷复合坯体置于高温炉中，先以1.5～2℃/min升温速率升温至450℃，保温3～6h，再以3～5℃/min升温速率升温至1200～1270℃，保温8～12h烧结，样品随炉冷却。