CN101244935A - 复合钛酸铝陶瓷管的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明为一种复合钛酸铝陶瓷管的制备方法，它所用原材料的重量百分组成为：Al₂O₃：48.7％，TiO₂：30.2％，莫来石：10％，Y₂O₃：3.0％，CaO：5.0％，La₂O₃：0.1％，Fe₂O₃：3.0％；所述原材料经过1380℃预烧结合成钛酸铝，然后再混合烧结助剂，通过等静压制成素坯，素坯按设计的烧结工艺进行致密化烧结。所获得的钛酸铝陶瓷管性能稳定，可用于低压铸铝用升液管、汽车尾气排气管、军用战车或飞机等排气管。

Description

复合钛酸铝陶瓷管的制备方法

技术领域

本发明涉及陶瓷材料的制备方法，进一步是指制备复合钛酸铝陶瓷管的方法。

背景技术

钛酸铝(Al₂TiO₅)陶瓷材料因具有高熔点(1860℃)、低热膨胀系数[α_{20℃～1000℃}＝(0.5～1.5)×10^-6/℃]、良好的抗热冲击性能以及抗渣、耐蚀、耐碱和对多种金属及玻璃的不浸润性的优异性能而成为倍受关注的一种新型陶瓷材料。它被广泛用于钢铁、有色金属、汽车、化工、玻璃、陶瓷以及军事工业等领域。但钛酸铝陶瓷存在两大致命弱点：一是本身热膨胀系数的各向异性造成其内部出现大量的微裂纹，显著地降低了强度；二是在750℃～1300℃温度范围内，易分解成金红石和刚玉相，造成其局部内应力集中与热膨胀系数增大，从而失去其优良的抗热震性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对现有钛酸铝陶瓷存在的缺陷，提出一种复合钛酸铝陶瓷管的制备方法，通过合理选择原料、工艺而获得性能稳定的工业用钛酸铝陶瓷管。

本发明的技术方案是，所述复合钛酸铝陶瓷管的制备方法包括：

1.所用原材料的重量百分比组成为：

Al₂O₃：48.7％，粒径≤35μm；

TiO₂：30.2％，粒径≤20μm；

莫来石：10％，粒径≤30μm；

Y₂O₃：3.0％，粒径≤20μm；

CaO：5.0％，粒径≤20μm；

La₂O₃：0.1％，粒径≤15μm；

Fe₂O₃：3.0％，粒径≤20μm；

2.钛酸铝陶瓷粉料的合成：按上述重量百分比秤取各原材料并使原材料总量为20克，以水为介质，球磨混料10小时后陈腐24小时，烘干，然后在1380℃煅烧4小时，得到复合钛酸铝陶瓷材料粉料；

3.钛酸铝陶瓷管的成型与致密化烧结：

a.在上述所得的20克复合钛酸铝陶瓷材料粉料中，加入10毫升的混合溶剂以及相对所述粉料质量比为2.9％的松油醇分散剂，碾磨0.5小时；再加入相对所述粉料质量比为4.5％的PVA黏结剂，碾磨5小时后在150MPa下等静压成型，制成素坯；所述混合溶剂由重量百分比为60％的丁酮和40％的异丙醇组成；

b.将所得素坯在烧结初期以为3℃·min^-1的升温速率升温到550℃，保温30min，然后以5℃·min^-1的升温速率升温至1400℃，保温4小时，最后再以2℃·min^-1升温至最终烧结温度1460℃，在最终烧结温度下保温5-8小时；然后随炉温冷却到室温，即得。

本发明包括制备钛酸铝陶瓷管所需的原材料的组成、钛酸铝陶瓷的预合成以及钛酸铝陶瓷管的成型和坯体的致密化烧结工艺，所制得的复合钛酸铝陶瓷管的材料形貌如图1所示，其性能参数测试结果如表1所示。

表1

钛酸铝残留率(300小时后)

三点弯曲强度MPa

抗热震性次/1000℃空冷

热膨胀系数1/K

由以上可知，本发明为一种复合钛酸铝陶瓷管的制备方法，通过合理选择原料、工艺，获得了性能稳定的工业用钛酸铝陶瓷管，产品可广泛应用于低压铸铝用升液管、汽车尾气排气管、军用战车或飞机等排气管。

附图说明

图1是复合钛酸铝陶瓷管的材料形貌。

具体实施方式

本发明的复合钛酸铝陶瓷管的制备方法包括：

1.所用原材料的重量百分比组成为：

Al₂O₃：48.7％，粒径≤35μm；

TiO₂：30.2％，粒径≤20μm；

莫来石：10％，粒径≤30μm；

Y₂O₃：3.0％，粒径≤20μm；

CaO：5.0％，粒径≤20μm；

La₂O₃：0.1％，粒径≤15μm；

Fe₂O₃：3.0％，粒径≤20μm；

2.钛酸铝陶瓷粉料的合成：按上述重量百分比秤取各原材料并使原材料总量为20克，以水为介质，球磨混料10小时后陈腐24小时，烘干，然后在1380℃煅烧4小时，得到复合钛酸铝陶瓷材料粉料；

3.钛酸铝陶瓷管的成型与致密化烧结：

a.在上述所得的20克复合钛酸铝陶瓷材料粉料中，加入10毫升的混合溶剂以及相对所述粉料质量比为2.9％的松油醇分散剂，碾磨0.5小时；再加入相对所述粉料质量比为4.5％的PVA黏结剂，碾磨5小时后在150MPa下等静压成型，制成素坯；所述混合溶剂由重量百分比为60％的丁酮和40％的异丙醇组成；

b.将所得素坯在烧结初期以为3℃·min^-1的升温速率升温到550℃，保温30min，然后以5℃·min^-1的升温速率升温至1400℃，保温4小时，最后再以2℃·min^-1升温至最终烧结温度1460℃，在最终烧结温度下保温5-8小时；然后随炉温冷却到室温，即得。

Claims (1)

1、一种复合钛酸铝陶瓷管的制备方法，其特征是，该方法包括：

A.所用原材料的重量百分比组成为：

Al₂O₃：48.7％，粒径≤35μm；

TiO₂：30.2％，粒径≤20μm；

莫来石：10％，粒径≤30μm；

Y₂O₃：3.0％，粒径≤20μm；

CaO：5.0％，粒径≤20μm；

La₂O₃：0.1％，粒径≤15μm；

Fe₂O₃：3.0％，粒径≤20μm；

B.钛酸铝陶瓷粉料的合成：按上述重量百分比秤取各原材料并使原材料总量为20克，以水为介质，球磨混料10小时后陈腐24小时，烘干，然后在1380℃煅烧4小时，得到复合钛酸铝陶瓷材料粉料；

C.钛酸铝陶瓷管的成型与致密化烧结：

a.在上述所得的20克复合钛酸铝陶瓷材料粉料中，加入10毫升的混合溶剂以及相对所述粉料质量比为2.9％的松油醇分散剂，碾磨0.5小时；再加入相对所述粉料质量比为4.5％的PVA黏结剂，碾磨5小时后在150MPa下等静压成型，制成素坯；所述混合溶剂由重量百分比为60％的丁酮和40％的异丙醇组成；

b.将所得素坯在烧结初期以为3℃·min^-1的升温速率升温到550℃，保温30min，然后以5℃·min^-1的升温速率升温至1400℃，保温4小时，最后再以2℃·min^-1升温至最终烧结温度1460℃，在最终烧结温度下保温5-8小时；然后随炉温冷却到室温，即得。

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