CN101767983A - 含氧化镱的熔融石英陶瓷材料及其制备方法 - Google Patents

含氧化镱的熔融石英陶瓷材料及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN101767983A
CN101767983A CN200910215197A CN200910215197A CN101767983A CN 101767983 A CN101767983 A CN 101767983A CN 200910215197 A CN200910215197 A CN 200910215197A CN 200910215197 A CN200910215197 A CN 200910215197A CN 101767983 A CN101767983 A CN 101767983A
Authority
CN
China
Prior art keywords
ytterbium oxide
fused quartz
ceramic material
preparation
fine powder
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN200910215197A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101767983B (zh
Inventor
卜景龙
王志发
马飞
贾翠
王榕林
王瑞生
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hebei University of Science and Technology
Hebei Polytechnic University
Original Assignee
Hebei University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hebei University of Science and Technology filed Critical Hebei University of Science and Technology
Priority to CN200910215197.XA priority Critical patent/CN101767983B/zh
Publication of CN101767983A publication Critical patent/CN101767983A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101767983B publication Critical patent/CN101767983B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Abstract

本发明涉及含氧化镱的熔融石英陶瓷材料及其制备方法，属高温结构陶瓷材料领域。该陶瓷材料所用原料以及原料的重量百分比为：熔融石英细粉97～99％，氧化镱细粉1～3％。其制备方法是将熔融石英细粉、氧化镱细粉干混后加入聚乙烯醇溶液结合剂湿混，再经过筛、搅拌、困料后获得坯体成型用坯料。坯体采用液压机成型，成型压强为≥50MPa。干燥后坯体经1200～1300℃高温烧成，保温1～3小时后获得含氧化镱的熔融石英陶瓷材料。本发明可为我国玻璃熔制、钢铁及有色金属冶金、电子、军工导弹、航天器等领域提供一种新型高温结构材料，具有广阔的应用前景及强化国防的意义。

Description

含氧化镱的熔融石英陶瓷材料及其制备方法
技术领域
本发明属于高温结构陶瓷领域，具体涉及含氧化镱的熔融石英陶瓷材料及其制备方法。
背景技术
直接成型熔融石英制品是将玻璃态熔融石英熔体经吹制、压制等工艺制成。由熔融石英直接成型的熔融石英制品具有耐高温、抗化学侵蚀、抗热震等优良性能，在电子信息、导弹及航天器的雷达天线罩、高温匣钵(焙烧荧光粉、磁性材料粉)等领域获得较好的应用效果。直接成型熔融石英制品在高温使用过程中经受热应力或机械应力作用时，玻璃态的熔融石英易失透晶化，导致直接成型熔融石英制品易发生裂纹动态扩展，制品的强度及抗热震等性能劣化、使用次数和安全可靠性大大降低。
熔融石英陶瓷材料是以熔融石英玻璃碎块为原料，经磨细、制浆、浇注成型后烧结而成；或经磨细、压力成型及烧结制得。由熔融石英制备的熔融石英陶瓷材料比直接成型熔融石英制品的晶化危害程度低，可使用于1000℃以上的高温环境，并具有优良的抗热震性能。因此熔融石英陶瓷材料在玻璃熔制、钢铁及有色金属冶金、电子、军工导弹、航天器等领域得到较广泛的应用。
但是，熔融石英陶瓷材料中的熔融石英颗粒仍为不稳定高能态物质，熔融石英晶化为方石英的过程具有自动进行的趋势，该晶化过程伴随有较大的体积膨胀效应，且晶化后的方石英比熔融石英的热膨胀系数大的多。熔融石英陶瓷材料在高温使用条件下或经历高温差的温度急变时，因熔融石英晶化的体积膨胀作用，或者因方石英的晶型转变伴随较大的体积变化，而导致熔融石英陶瓷材料产生裂纹，甚至因裂纹扩展导致材料开裂损毁。因此，减小熔融石英陶瓷材料高温使用时的晶化作用，寻求抑制熔融石英颗粒晶化的技术途径，提高其使用的安全性及可靠性，成为熔融石英陶瓷材料需要解决的研究与应用课题。
近年来，国内进行了熔融石英陶瓷材料增强与析晶抑制的研究，部分研究者如采用纳米SiC颗粒、SiC纤维、SiC晶须等引入熔融石英陶瓷基体中，对改善熔融石英陶瓷材料的力学性能发挥了重要作用；另有部分研究者采用单一的H3BO3、Si3N4、Al2O3等作为添加剂引入到熔融石英陶瓷基体中，获得了较好的析晶抑制效果。在此方面，国外还未见有研究报道。
本发明采用氧化镱微细颗粒引入到熔融石英陶瓷材料粉体中，经成型及高温烧结后制得含氧化镱的熔融石英陶瓷材料，与未引入氧化镱的纯熔融石英陶瓷材料空白样品比较，该陶瓷材料具有强度高、晶化程度低、热膨胀系数小等优点，是一种安全性可靠性程度更高的熔融石英陶瓷材料。本发明可为我国玻璃熔制、钢铁及有色金属冶金、电子、军工导弹、航天器等领域提供一种新型高温结构材料，具有广阔的应用前景及强化国防的意义。
发明内容
本发明的目的在于上述现有技术中的不足，提供一种强度高、低热膨胀、抗热震性能好的含氧化镱的熔融石英陶瓷材料及其制备方法。
本发明的技术方案与技术特征为：
本发明为一种含氧化镱的熔融石英陶瓷材料及其制备方法，其特征在于该陶瓷材料所用原料以及原料的重量百分比为：熔融石英细粉97～99％，氧化镱细粉1～3％。该陶瓷材料制备包括以下步骤：坯料制备；坯体成型；坯体干燥；坯体烧成。
熔融石英细粉的粒径＜0.043mm，熔融石英细粉纯度的重量百分比为：SiO2≥99.9％。
氧化镱细粉的粒径为＜0.030mm，氧化镱细粉纯度的重量百分比为：Yb2O3≥99.9％。
坯料制备方法：将熔融石英细粉、氧化镱细粉按配比计量后进行干混2～3分钟，然后在不断搅拌状态下逐步加入质量浓度2％的聚乙烯醇溶液结合剂7％(重量百分比，外加)，继续搅拌混合2～3分钟后过40目筛，过筛后继续搅拌1～2分钟后置于密闭塑料袋中困料，经4小时困料后获得可供压力成型的坯料。
坯体成型方法：将上述混合均匀并经困料的坯料采用液压机成型为坯体，坯体成型压强为≥50MPa。
坯体干燥方法：将成型后坯体在20℃室温干燥4～6小时，之后在60℃～70℃干燥1～2小时，最后经100℃干燥1～2小时获得供烧成的干燥坯体。
坯体烧成方法：干燥后的坯体经1200～1300℃高温烧成，保温1～3小时后获得含氧化镱的熔融石英陶瓷材料。
具体实施方式
实施例1
含氧化镱的熔融石英陶瓷材料所用原料以及原料的重量百分比为：＜0.043mm的熔融石英细粉98％，＜0.030mm的氧化镱细粉2％。将熔融石英细粉、氧化镱细粉按配比计量后进行干混2分钟，然后在不断搅拌状态下逐步加入质量浓度2％的聚乙烯醇溶液7％(重量百分比，外加)，继续搅拌混合3分钟后过40目筛，过筛后继续搅拌1分钟后置于密闭塑料袋中困料，经4小时困料后获得可供压力成型的坯料。将坯料采用液压机成型，坯体成型压强为100MPa。将成型后坯体在20℃室温干燥4小时，之后在70℃干燥1小时，最后经100℃干燥1小时获得供烧成的干燥坯体。将干燥后的坯体经1300℃高温烧成，保温1小时后获得含氧化镱的熔融石英陶瓷材料。
该陶瓷材料的抗折强度为22.1MPa；热膨胀率0.07％(20～800℃)，而为引入氧化镱的空白样品的抗折强度为12.5MPa；热膨胀率为0.13％(20～800℃)。可见含有2％氧化镱的熔融石英陶瓷材料，熔融石英晶化为方石英的程度小，其热膨胀率仅为空白样品的54％，具有明显的晶化抑制效果。
实施例2
含氧化镱的熔融石英陶瓷材料所用原料以及原料的重量百分比为：＜0.043mm的熔融石英细粉97％，＜0.030mm的氧化镱细粉3％。将熔融石英细粉、氧化镱细粉按配比计量后进行干混2分钟，然后在不断搅拌状态下逐步加入质量浓度2％的聚乙烯醇溶液7％(重量百分比，外加)，继续搅拌混合3分钟后过40目筛，过筛后继续搅拌1分钟后置于密闭塑料袋中困料，经4小时困料后获得可供压力成型的坯料。将坯料采用液压机成型，坯体成型压强为100MPa。将成型后坯体在20℃室温干燥4小时，之后在70℃干燥1小时，最后经100℃干燥1小时获得供烧成的干燥坯体。将干燥后的坯体经1300℃高温烧成，保温1小时后获得含氧化镱的熔融石英陶瓷材料。
该陶瓷材料的抗折强度为21.5MPa；热膨胀率为0.08％(20～800℃)，而为引入氧化镱的空白样品的抗折强度为12.5MPa；热膨胀率为0.14％(20～800℃)。可见含有3％氧化镱的熔融石英陶瓷材料，熔融石英晶化为方石英的程度小，其热膨胀率仅为空白样品的57％，具有明显的晶化抑制效果。

Claims (7)

1.本发明为含氧化镱的熔融石英陶瓷材料及其制备方法，其特征在于该陶瓷材料所用原料以及原料的重量百分比为：熔融石英细粉97～99％，氧化镱细粉1～3％。该陶瓷材料制备包括以下步骤：坯料制备；坯体成型；坯体干燥；坯体烧成。
2.如权利要求1所述的含氧化镱的熔融石英陶瓷材料及其制备方法，其特征在于所用熔融石英细粉的粒径＜0.043mm，熔融石英细粉纯度的重量百分比为：SiO2≥99.9％。
3.如权利要求1所述的含氧化镱的熔融石英陶瓷材料及其制备方法，其特征在于所用氧化镱细粉的粒径为＜0.030mm，氧化镱细粉纯度的重量百分比为：Yb2O3≥99.9％。
4.如权利要求1所述的含氧化镱的熔融石英陶瓷材料及其制备方法，其特征在于坯料的制备方法是将熔融石英细粉、氧化镱细粉按配比计量后进行干混2～3分钟，然后在不断搅拌状态下逐步加入质量浓度2％的聚乙烯醇溶液结合剂7％(重量百分比，外加)，继续搅拌混合2～3分钟后过40目筛，过筛后继续搅拌1～2分钟后置于密闭塑料袋中困料，经4小时困料后获得可供压力成型的坯料。
5.如权利要求1所述的含氧化镱的熔融石英陶瓷材料及其制备方法，其特征在于坯体的成型方法是将上述混合均匀并经困料的坯料采用液压机成型为坯体，坯体成型压强为≥50MPa。
6.如权利要求1所述的含氧化镱的熔融石英陶瓷材料及其制备方法，其特征在于坯体的干燥方法是将成型后坯体在20℃室温干燥4～6小时，之后在60℃～70℃干燥1～2小时，最后经100℃干燥1～2小时获得供烧成的干燥坯体。
7.如权利要求1所述的含氧化镱的熔融石英陶瓷材料及其制备方法，其特征在于坯体的烧成方法是将干燥后的坯体经1200～1300℃高温烧成，保温1～3小时后获得含氧化镱的熔融石英陶瓷材料。
CN200910215197.XA 2009-12-25 2009-12-25 含氧化镱的熔融石英陶瓷材料及其制备方法 Expired - Fee Related CN101767983B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN200910215197.XA CN101767983B (zh) 2009-12-25 2009-12-25 含氧化镱的熔融石英陶瓷材料及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN200910215197.XA CN101767983B (zh) 2009-12-25 2009-12-25 含氧化镱的熔融石英陶瓷材料及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101767983A true CN101767983A (zh) 2010-07-07
CN101767983B CN101767983B (zh) 2014-08-06

Family

ID=42501109

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN200910215197.XA Expired - Fee Related CN101767983B (zh) 2009-12-25 2009-12-25 含氧化镱的熔融石英陶瓷材料及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN101767983B (zh)

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102503144A (zh) * 2011-10-14 2012-06-20 河北联合大学 含纳米氧化锌的熔融石英陶瓷材料的制备方法
CN102503146A (zh) * 2011-10-21 2012-06-20 河北联合大学 含碳化硼和氧化镱的熔融石英陶瓷材料的制备方法
CN102503385A (zh) * 2011-09-28 2012-06-20 河北联合大学 低晶化熔融石英陶瓷材料的制备方法
CN102503147A (zh) * 2011-10-15 2012-06-20 河北联合大学 含纳米氧化铈的熔融石英陶瓷材料的制备方法
CN102503143A (zh) * 2011-10-10 2012-06-20 河北联合大学 含纳米氧化钇的熔融石英陶瓷材料的制备方法
CN102515725A (zh) * 2011-10-25 2012-06-27 河北联合大学 含碳化硼和氮化硅的熔融石英陶瓷材料的制备方法
CN103449804A (zh) * 2013-08-16 2013-12-18 河北联合大学 含纳米级氧化锡的熔融石英陶瓷材料
CN106186708A (zh) * 2016-07-12 2016-12-07 河南维时汉金科技有限公司 微晶熔融石英低压铸造升液管的制备方法
CN113185273A (zh) * 2021-04-28 2021-07-30 华南理工大学 一种陶瓷膜支撑体及其制备方法和应用
CN115231905A (zh) * 2022-08-09 2022-10-25 西安应用光学研究所 一种氧化铝基激光衰减片的制备方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1160031A (zh) * 1997-03-14 1997-09-24 冶金工业部钢铁研究总院 一种熔石英陶瓷材料
WO2008032698A1 (fr) * 2006-09-11 2008-03-20 Tosoh Corporation Verre de quartz et procédé pour produire celui-ci
CN101172872A (zh) * 2007-10-26 2008-05-07 孙邢哲 再烧结熔融石英砖及其制造方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1160031A (zh) * 1997-03-14 1997-09-24 冶金工业部钢铁研究总院 一种熔石英陶瓷材料
WO2008032698A1 (fr) * 2006-09-11 2008-03-20 Tosoh Corporation Verre de quartz et procédé pour produire celui-ci
CN101172872A (zh) * 2007-10-26 2008-05-07 孙邢哲 再烧结熔融石英砖及其制造方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
南守宇等: "熔融石英晶化抑制与烧结性能", 《河北理工大学学报》 *
卜景龙等: "熔融石英陶瓷材料的晶化抑制研究", 《稀有金属材料与工程》 *
王立平等: "添加剂对硅砖性能与结构的影响", 《河北理工大学学报》 *

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102503385A (zh) * 2011-09-28 2012-06-20 河北联合大学 低晶化熔融石英陶瓷材料的制备方法
CN102503143A (zh) * 2011-10-10 2012-06-20 河北联合大学 含纳米氧化钇的熔融石英陶瓷材料的制备方法
CN102503144B (zh) * 2011-10-14 2014-10-08 河北联合大学 含纳米氧化锌的熔融石英陶瓷材料的制备方法
CN102503144A (zh) * 2011-10-14 2012-06-20 河北联合大学 含纳米氧化锌的熔融石英陶瓷材料的制备方法
CN102503147A (zh) * 2011-10-15 2012-06-20 河北联合大学 含纳米氧化铈的熔融石英陶瓷材料的制备方法
CN102503146A (zh) * 2011-10-21 2012-06-20 河北联合大学 含碳化硼和氧化镱的熔融石英陶瓷材料的制备方法
CN102515725A (zh) * 2011-10-25 2012-06-27 河北联合大学 含碳化硼和氮化硅的熔融石英陶瓷材料的制备方法
CN102515725B (zh) * 2011-10-25 2014-07-23 河北联合大学 含碳化硼和氮化硅的熔融石英陶瓷材料的制备方法
CN103449804A (zh) * 2013-08-16 2013-12-18 河北联合大学 含纳米级氧化锡的熔融石英陶瓷材料
CN103449804B (zh) * 2013-08-16 2015-04-15 河北联合大学 含纳米级氧化锡的熔融石英陶瓷材料
CN106186708A (zh) * 2016-07-12 2016-12-07 河南维时汉金科技有限公司 微晶熔融石英低压铸造升液管的制备方法
CN113185273A (zh) * 2021-04-28 2021-07-30 华南理工大学 一种陶瓷膜支撑体及其制备方法和应用
CN113185273B (zh) * 2021-04-28 2022-07-26 华南理工大学 一种陶瓷膜支撑体及其制备方法和应用
CN115231905A (zh) * 2022-08-09 2022-10-25 西安应用光学研究所 一种氧化铝基激光衰减片的制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN101767983B (zh) 2014-08-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101767983B (zh) 含氧化镱的熔融石英陶瓷材料及其制备方法
US20230331632A1 (en) Nanoporous ceramic for atomization core and preparation method thereof
CN107935575B (zh) 高纯低蠕变电熔莫来石砖及其制备方法
CN101767984B (zh) 含氧化钬的熔融石英陶瓷材料及其制备方法
CN107573098B (zh) 一种用于烧结点火炉的轻量化浇注料
CN102079652A (zh) 一种高热震Cr2O3-Al2O3-ZrO2砖及其制备方法
CN101607830A (zh) 一种纤维增强钛酸铝复合材料以及制品的制备方法
CN102515725B (zh) 含碳化硼和氮化硅的熔融石英陶瓷材料的制备方法
CN103073269A (zh) 一种氧化铝陶瓷及其制造方法
CN101386542B (zh) 一种SiC耐火材料及其生产方法
CN107619286A (zh) 一种刚玉莫来石匣钵的制备方法
CN102030470A (zh) 一种注凝成型熔融石英坩埚及其制造方法
CN100532251C (zh) 氮化硅基复合材料燃烧合成方法
CN102503146B (zh) 含碳化硼和氧化镱的熔融石英陶瓷材料的制备方法
CN102503144B (zh) 含纳米氧化锌的熔融石英陶瓷材料的制备方法
CN105418088A (zh) 抗热震耐火砖的制备方法
CN104876608A (zh) 抗热震耐火砖的制备方法
CN102503385A (zh) 低晶化熔融石英陶瓷材料的制备方法
CN102503143A (zh) 含纳米氧化钇的熔融石英陶瓷材料的制备方法
CN104876609A (zh) 抗热震耐火砖
CN103183502B (zh) 含纳米级氧化镱的熔融石英陶瓷材料的制备方法
CN102731129B (zh) 一种利用金矿尾砂和镁橄榄石纤维制备复合型压裂支撑剂的方法
CN103496853B (zh) 含硼化锆的熔融石英陶瓷材料及其制备方法
CN101591189A (zh) 水煤浆气化炉用铬锆砖及其制备方法
CN107382337A (zh) 一种高韧性耐火材料的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20140806

Termination date: 20151225

EXPY Termination of patent right or utility model