一种具有非晶/纳米晶结构的陶瓷材料及其制备方法

摘要

本发明的目的是公开一种具有非晶/纳米晶结构的陶瓷材料及其制备方法，它解决了现有陶瓷复合材料制备过程中烧结温度高、烧结时间长及产品性能差的问题。本发明的陶瓷材料由一种主相陶瓷粉体和一种添加剂相陶瓷粉体经由粉末冶金工艺制成。方法：一、将原料陶瓷粉体造粒成陶瓷复合粉体；二、陶瓷复合粉体进行热处理；三、热处理后所得复合粉体成形、保温烧结后即得块体陶瓷材料。本发明降低了陶瓷材料在制备工艺过程中的烧结温度，缩短了烧结时间，尤其是非晶/纳米晶结构在陶瓷材料的内部出现提高了陶瓷材料的强度、韧性、硬度，增加了陶瓷材料的耐高温性、耐磨损性、耐腐蚀性和化学稳定性。

主权项

一种具有非晶/纳米晶结构的陶瓷材料的制备方法，其特征在于此种陶瓷材料的原料按1份混合陶瓷粉体、0.4～1份去离子水和0.01～0.015份陶瓷粘结剂的质量份数比制成，  其中混合陶瓷粉体由一种主相陶瓷粉体和一种添加剂相陶瓷粉体混合制成，混合陶瓷粉体中主相陶瓷粉体质量百分含量占60％～99.9％和添加剂陶瓷粉体质量百分含量占0.1％～40％，此种陶瓷材料的制备过程包括以下三个步骤：第一步骤将原料造粒成陶瓷复合粉体，第二步骤将陶瓷复合粉体进行热处理，第三步骤将热处理后的陶瓷复合粉体成形、保温烧结制成陶瓷材料；其中，所述的主相陶瓷粉体为至少一种金属的氧化物、碳化物、氮化物、硅化物或碳氮化物，上述金属选自铝、钨、镁、铁和锆，主相陶瓷粉体或为加入钇进行稳定的氧化锆、或为加入铈进行稳定的氧化锆、或为加入钇和铈进行稳定的氧化锆；所述的添加剂相陶瓷为一种稀土化合物，包括稀土氧化物、稀土碳化物、稀土氮化物、稀土硅化物，所述的添加剂相陶瓷或为一种稀土混合物，上述的稀土元素包括镧、铈、钇、镨、铷、铪、铼、钽、钪、铒、钕、镥、钐、钆、镝、钬、铥或镱，上述稀土化合物或稀土混合物为Ce(OH)3、Nd(OH)3、Eu(OH)3、Gd(OH)3、Tb(OH)3、Dy(OH)3、Ho(OH)3、Er(OH)3、Tm(OH)3、Yb(OH)3、Lu(OH)3、La2O3、Nb2O3、Eu2O3、Gd2O3、Tb2O3、Er2O3、Yb2O3、CeO2、Y2O3、YCl3、CeCl3、PrCl3、NdCl3、SmCl3、EnCl3、GdCl3、TbCl3、DyCl3、ErCl3、TmCl3、YbCl3、LuCl3或LaCl3、NdSi2、CeSi2、PrSi2、SmSi2、EuSi2、GdSi2、TbSi2、DySi2、HoSi2、ErSi2、TmSi2、YbSi2、LuSi2、YSi2、CeC2、PrC2、NdC2、SmC2、EuC2、GdC2、TbC2、DyC2、HoC2、ErC2、TmC2、YbC2、LuC2、Y3N、CeN、PrN、NdN、SmN、EuN、GdN或TbN；所述的第二步骤将陶瓷复合粉体进行热处理是指用普通的空气炉或真空炉或气氛保护炉对粉体进行热处理，然后用亚音速喷枪或超音速喷枪或等离子喷枪进行处理；所述的第三步骤中用于保温烧结的烧结设备是普通的空气炉即无压烧结炉、热压烧结炉、热等静压烧结炉、放电等离子烧结炉、微波烧结炉；所述的陶瓷复合粉体中，至少有一种独立组分的晶粒尺寸是等于或小于100纳米的纳米结构，或是微米尺度或亚微米尺度的，即大于100纳米的微米结构或亚微米结构；经过第二步骤复合粉体进行热处理之后获得的陶瓷复合粉体具有纳米/亚微米尺度的三维网络状结构，经过第三步骤对所得陶瓷复合粉体成形、保温烧结后得到的陶瓷材料含有一定量的非晶或纳米晶结构。