CN101172865A - 空心陶瓷球及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种空心陶瓷球的制备方法。这种空心陶瓷球通过特殊的烧结方式制成的。其制备方法分两步，首先是把预制好的空心陶瓷内坯分成两部分：缺孔球壳和孔盖，在常压下进行烧结，当达到其烧结温度的85％－90％时，迅速将气孔密闭，冷却至室温。然后二次成型，二次烧结，最终成型。利用此方法制备成的空心陶瓷球具有结构均匀，缺陷少，机械强度高等优点，是一种新型轻质高性能结构材料。
Description
一、技术领域
本发明涉及的是一种陶瓷材料，具体的说是一种空心陶瓷球。本发明还涉及一种陶瓷材料的制备方法。
二、背景技术
陶瓷材料通常是一次烧结而成的。对于空心球结构的陶瓷材料来讲，采用这种制备方法制出的陶瓷球内应力大、有结构缺陷、工艺不好控制、且成本高、可靠性差，难以满足国防装备及民用市场的需求，特别是作为深水浮力材料的需求。因此，开展这种新型空心陶瓷及其成型工艺的研究具有十分重要的理论意义和广阔的应用前景。
三、发明内容
本发明的目的在于提供一种机械强度高、力学性能均匀、内部缺陷少、可靠性高的空心陶瓷球。本发明的目的还在于提供这种空心陶瓷球的制备方法。
本发明的目的是这样实现的：
本发明的空心陶瓷球是一种空心球体，所述的空心球体由缺孔球壳和孔盖组成，缺孔球壳和孔盖之间过盈配合成一完整的球壳，孔盖与缺孔球壳的结合面为过球心的圆锥面，孔盖与缺孔球壳烧结成一体。
本发明的空心陶瓷球还可以包括：
1、在烧结成一体的空心球体外包覆有至少一层与空心球体烧结成一体的复合层。
2、孔球壳与孔盖的面积比大于10∶1。
3、所述的复合层的材料与孔球壳和孔盖的材料相同。
4、所述的复合层的材料与孔球壳和孔盖的材料不相同。
本发明的空心陶瓷球是采用这样的方法来制备的：
采用陶瓷材料制成空心球体的缺孔球壳和孔盖两部分，将缺孔球壳与孔盖过盈配合成组成一完整的球壳内坯，将预制好的球壳内坯进行烧结。随着烧结温度的升高，抽去烧结室内的气体，与此同时，球壳内的气压也相应的减小。当温度达到烧结温度的85％-90％时，向烧结室中通入高温气体。从而达到将孔盖与缺孔球壳密闭的效果。保温，然后先缓慢降温到300-500℃的低温，后加速冷却至室温制得空心陶瓷球。
本发明的制备方法还可以包括：
1、在空心陶瓷球外包覆有一层复合层，在常压下烧结，烧结温度不得大于球壳内坯的烧结温度，保温，然后先缓慢降温，后加速冷却至室温。
2、在空心陶瓷球外包覆有一层以上的复合层，每复合一层后，在常压下烧结，烧结温度不得大于球壳内坯的烧结温度，保温，然后先缓慢降温，后加速冷却至室温，在进行另外一层的复合、烧结、保温、冷却。
本发明的空心陶瓷球具有机械强度高、力学性能均匀、内部缺陷少、可靠性高等优点。空心陶瓷球是由两层或多层陶瓷或其它材料烧结或复合而成的。首先将预制好的空心陶瓷球的内坯分分成两部分：缺孔球壳和孔盖。缺孔球壳和孔盖是过盈配合成一完整的球壳，且接触面平整，密封性好。并且，孔盖与缺孔球壳的结合面为过球心的圆锥面。结合好的球壳在等静压的作用下，接触面上无剪应力。
将预制好的内坯的两部分在常压下烧结，当温度达到烧结温度的85％-90％时，迅速将孔盖与缺孔球壳密闭，保温，然后先缓慢降温，后加速冷却至室温。
以烧结完成的内坯为坯，进行二次成型，或二次复合，根据所用材料的性能要求进行适当的二次或多次成型工艺，空心陶瓷球所用的外坯料或其它材料的烧结成型温度不得大于内坯的烧结温度。在成型后，进行二次烧结。最终达到材料的性能要求。
本发明将陶瓷材料制备成空心陶瓷球，可望发挥陶瓷材料的高强度的特点，并使其轻质化，而本发明所提供的制备方法，可使空心陶瓷球的可靠性及成品率大幅提高，并降低其生产成本。制备出的陶瓷球具有强度高、各向同性好、次品率低、成本低、使用范围广泛等优点，可得到广泛的应用。
四、附图说明
附图是本发明的结构示意图。
五、具体实施方式
下面举例对本发明作更详细的描述：
本发明的空心陶瓷球是一种空心球体，所述的空心球体由缺孔球壳1和孔盖2组成，缺孔球壳和孔盖之间过盈配合成一完整的球壳，孔盖与缺孔球壳的结合面为过球心的圆锥面，孔盖与缺孔球壳烧结成一体。孔球壳与孔盖的面积比大于10∶1。复合层的材料与孔球壳和孔盖的材料相同，也可以不相同。
本发明的空心陶瓷球的制备方法为：采用陶瓷材料制成空心球体的缺孔球壳和孔盖两部分，将缺孔球壳与孔盖过盈配合成组成一完整的球壳内坯，将预制好的球壳内坯进行烧结，随着烧结温度的升高，抽去烧结室内的气体，与此同时，球壳内的气压也相应的减小。当温度达到烧结温度的85％-90％时，向烧结室中通入高温气体。从而达到将孔盖与缺孔球壳密闭的效果。保温，然后先缓慢降温到300-500℃的低温，后加速冷却至室温制得空心陶瓷球。
本发明的第二种实施方式是在烧结成一体的空心球体外包覆有至少一层与空心球体烧结成一体的复合层。在空心陶瓷球外包覆有一层复合层，在常压下烧结，烧结温度不得大于球壳内坯的烧结温度，保温，然后先缓慢降温，后加速冷却至室温。在空心陶瓷球外包覆超过一层的复合层时，每复合一层后，在常压下烧结，烧结温度不得大于球壳内坯的烧结温度，保温，然后先缓慢降温，后加速冷却至室温，在进行另外一层的复合、烧结、保温、冷却。
Claims (8)
1.一种空心陶瓷球，本发明的空心陶瓷球是一种空心球体，其特征是：所述的空心球体由缺孔球壳和孔盖组成，缺孔球壳和孔盖之间过盈配合成一完整的球壳，孔盖与缺孔球壳的结合面为过球心的圆锥面，孔盖与缺孔球壳烧结成一体。
2.根据权利要求1所述的空心陶瓷球，其特征是：在烧结成一体的空心球体外包覆有至少一层与空心球体烧结成一体的复合层。
3.根据权利要求1所述的空心陶瓷球，其特征是：孔球壳与孔盖的面积比大于10∶1。
4.根据权利要求1、2或3所述的空心陶瓷球，其特征是：所述的复合层的材料与孔球壳和孔盖的材料相同。
5.根据权利要求1、2或3所述的空心陶瓷球，其特征是：所述的复合层的材料与孔球壳和孔盖的材料不相同。
6.一种空心陶瓷球的制备方法，其特征是：采用陶瓷材料制成空心球体的缺孔球壳和孔盖两部分，将缺孔球壳与孔盖过盈配合成组成一完整的球壳内坯，将预制好的过盈配合的球壳内坯进行烧结。随着烧结温度的升高，抽去烧结室内的气体，与此同时，球壳内的气压也相应的减小。当温度达到烧结温度的85％-90％时，向烧结室中通入高温气体。从而达到将孔盖与缺孔球壳密闭的效果。保温，然后先缓慢降温到300-500℃的低温，后加速冷却至室温制得空心陶瓷球。
7.根据权利要求6所述的空心陶瓷球的制备方法，其特征是：在空心陶瓷球外包覆有一层复合层，在常压下烧结，烧结温度不得大于球壳内坯的烧结温度，保温，然后先缓慢降温，后加速冷却至室温。
8.根据权利要求6所述的空心陶瓷球的制备方法，其特征是：在空心陶瓷球外包覆有一层以上的复合层，每复合一层后，在常压下烧结，烧结温度不得大于球壳内坯的烧结温度，保温，然后先缓慢降温，后加速冷却至室温，在进行另外一层的复合、烧结、保温、冷却。
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