CN101186499A - 含莫来石组分的氧化锆四元系复相陶瓷材料 - Google Patents

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张婧媛
易庆
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Abstract

本发明公开了一种含莫来石组分的氧化锆四元系复相陶瓷材料，属于结构陶瓷制备技术领域。该复相陶瓷配方为，在2－3mol％氧化钇稳定、并含0.5－5mol％氧化镁、4－15vol％氧化铝组分氧化锆四元系配方基础上，以莫来石3Al2O3·2SiO2的形式复合0.4－1.0wt％的氧化硅组分，经球磨、造粒、成型、烧成后，制得结构均匀，优良力学性能的复相陶瓷材料。本发明的优点在于使烧成温度减低的同时，保持宽的烧成温度范围，降低材料的烧成成本和利于细晶结构的形成，提高整体的性能成本比，并保持力学性能的稳定性。

Description

含莫来石组分的氧化锆四元系复相陶瓷材料
技术领域
本发明提出的一种含莫来石组分的氧化锆四元系复相陶瓷材料。属于结构陶瓷技术领域。
背景技术
氧化锆系陶瓷材料因具备优良的力学性能，已被广泛用于制备多种结构部件，如泵、阀、磨、辊类设备的易损部位的替代材料。在2-3mol％氧化钇稳定氧化锆基础上，加入0.5-5mol％氧化镁、4-15vol％氧化铝，可形成Y2O3-ZrO2-MgO-Al2O3四元系氧化锆复相陶瓷，四元系氧化锆体系不但比单一氧化钇稳定氧化锆体系力学性能进一步改进，而且还能通过粒径匹配，在更宽范围内实现造粒二次颗粒的尺寸和形貌的控制，从而使构件的成型性能改善，有效降低烧成收缩和烧成温度。
四元系中组分的增加尽管同时改善了材料或构件的工艺和力学性能，但增加了材料烧制过程对温度的敏感性，烧成温度范围在1490-1520℃，制得复相陶瓷材料强度在570-610MPa，断裂韧性9-12MPam1/2。温度低于1490℃或高于1520℃强度和断裂韧性都迅速降低。
发明内容
为克服上述技术背景中的不足，本发明的目的在于提供一种含莫来石组分的氧化锆四元系复相陶瓷材料，增加材料的烧成温度范围和力学性能的稳定性。
本发明的技术方案：在2-3mol％氧化钇稳定、并含0.5-5mol％氧化镁、4-15vol％氧化铝组成的Y2O3-ZrO2-MgO-Al2O3四元系氧化锆复相陶瓷基础上，以莫来石(3Al2O3·2SiO2)的形式引入0.4-1.0wt％的氧化硅组分。上述复合组分添加分散剂、结合剂与水，经球磨混合、喷雾造粒、等静压成型，在1450-1520℃范围烧成2小时，制得复相陶瓷材料强度在610-650MPa，断裂韧性在10-14MPam1/2。
本发明的优点在于，以莫来石3Al2O3·2SiO2的形式引入氧化硅组分多组分后，使材料在烧结过程形成Y-Si-Mg-Al高粘度液相，使烧成温度减低的同时，保持宽的烧成温度范围，降低材料的烧成成本和利于细晶结构的形成，提高整体的性能成本比，并保持力学性能的稳定性。
具体实施方式
实施例1：
按配方称量氧化锆粉50公斤，含外加氧化钇2.54公斤，氧化镁350克，氧化铝1.6公斤，莫来石0.8公斤，加水36.5公斤、547毫升30％浓度的聚丙稀酸铵，经球磨混合、造粒、等静压成型后，在1480℃范围烧成2小时，制得复相陶瓷材料强度620MPa，断裂韧性14MPam1/2。
实施例2：
按配方称量氧化锆粉50公斤，含外加氧化钇2.54公斤，氧化镁350克，氧化铝1.6公斤，莫来石0.6公斤，加水36公斤、300克聚丙稀酸铵，经球磨混合、造粒、等静压成型后，在1520℃范围烧成2小时，制得复相陶瓷材料强度650MPa，断裂韧性11MPam1/2。

Claims (1)

1.一种含莫来石组分的氧化锆四元系复相陶瓷材料，其特征在于：在2-3mol％氧化钇稳定、并含0.5-5mol％氧化镁、4-15vol％氧化铝组成的Y2O3-ZrO2-MgO-Al2O3四元系氧化锆复相陶瓷基础上，以莫来石3Al2O3·2SiO2的形式引入0.4-1.0wt％的氧化硅组分，添加分散剂、结合剂与水，经混合、造粒、成型，烧成制得。
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