CN107352970B - 结晶氧化铝短纤维增韧龙泉青瓷弟窑注浆材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种结晶氧化铝短纤维增韧龙泉青瓷弟窑注浆材料，所述注浆材料主要由以下重量份的原料制成：弟窑粉体50～70份、结晶氧化铝短纤维0.5～15份、石墨纤维0～3份、水玻璃0.2～0.5份、水30～35份。其中，结晶氧化铝短纤维优选为5～8份、石墨纤维优选为2～3份。本发明将结晶氧化铝短纤维添加至适宜配比的弟窑粉体中，辅以石墨纤维和适量的水玻璃，有效提高了注浆材料的整体强度和韧性。本发明的龙泉青瓷弟窑注浆材料制得的龙泉青瓷力学性能良好，室温抗弯强度达到70MPa，比普通龙泉青瓷弟窑泥料制得的龙泉青瓷的平均抗弯强度47MPa提高了48.9％。
Description
技术领域
本发明涉及日用陶瓷领域，特别涉及一种结晶氧化铝短纤维增韧龙泉青瓷弟窑注浆材料及其制备方法。
背景技术
对于各类陶瓷制品，它们存在一个共同问题就是脆性问题，龙泉青瓷也不例外。日常使用过程中，在一定的外加载荷作用下，龙泉青瓷制品容易开裂甚至碎裂，这既降低了实用性，又降低了使用安全，所以对龙泉青瓷材料进行增韧改性是一项必需进行的研究工作。
目前，陶瓷增韧的方法有相变增韧、长纤维增韧、短纤维增韧、晶须增韧、颗粒增韧等。短纤维增韧具有原料易制取、增韧效果好的优点，在陶瓷增韧领域得到广泛的应用。
在陶瓷基体材料中加入短纤维，受外力作用形成裂纹，当裂纹扩展遇到纤维时，由于纤维的阻碍作用，想要使裂纹继续扩展就必须要提高外加应力。在应力逐渐提高的过程中，由于基体和纤维界面解离，并且纤维的强度要高于基体的强度，开始时会出现纤维拔出。当纤维的拔出长度达到某一临界值(此临界值取决于界面的结合强度和纤维本身的强度)，纤维发生断裂。另外又因为在断裂的过程中，纤维的断裂并不是都在同一个裂纹平面，所以主裂纹会沿着纤维断裂为止的不同发生裂纹转向。这也同样会增加裂纹的扩展阻力(由于裂纹扩展路径曲折而使裂纹表面积增加)，从而进一步提高材料韧性。综上所述，短纤维增韧陶瓷基体材料的中韧性的提高主要来自纤维拔出、纤维断裂及断裂转向。
CN201610498546.3公开了一种高强度日用陶瓷，该日用陶瓷组成中包括陶瓷纤维5～10份、硅酸铝纤维10～15份，这种添加双组份纤维的方法在一定程度上可能提高陶瓷的强度、韧性和耐冲击性能，但是该专利在原料中添加的纤维耐火度低，而青瓷的烧成温度高，熔剂原料含量高，加入的纤维容易熔融失去增强增韧效果。
发明内容
本发明的目的在于提供一种结晶氧化铝短纤维增韧龙泉青瓷弟窑注浆材料，该材料制得的龙泉青瓷力学性能良好、具有抗弯强度高，耐温性好的优点。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种结晶氧化铝短纤维增韧龙泉青瓷弟窑注浆材料，所述注浆材料主要由以下重量份的原料制成：弟窑粉体50～70份、结晶氧化铝短纤维0.5～15份、石墨纤维0～3份、水玻璃0.2～0.5份、水30～35份。其中，结晶氧化铝短纤维优选为5～8份、石墨纤维优选为2～3份。本发明将结晶氧化铝短纤维添加至适宜配比的弟窑粉体中，辅以石墨纤维和适量的水玻璃，有效提高了注浆材料的整体强度和韧性。
作为优选，所述的弟窑粉体由以下重量份数的原料制成：浙江省龙泉产宝溪瓷土40～42份，八都瓷土30～32份，黄石玄18～20份，紫金土5～6份，福建德化产石英粉5～6份。
作为优选，所述的弟窑粉体制备方法为，按弟窑原料：球石：水＝1:1.8:0.75的比例进行球磨20min，再通过220目筛，110℃烘干获得。
作为优选，所述结晶氧化铝短纤维增韧龙泉青瓷弟窑注浆材料的含水量在30～35％，100ml泥浆比重计流动时间60～65秒。
作为优选，所述结晶氧化铝短纤维的纤维长度小于1mm，断裂韧性4～4.5MPa.m1/2。
作为优选，所述石墨纤维的纤维长度为0.1～1mm。进一步的，所述石墨纤维由纤维长度为0.1～0.3mm的石墨纤维与纤维长度为0.5～0.8mm的石墨纤维按质量比1:3混合。在最佳配比下，不同长度的纤维对不同大小的裂纹及裂纹的不同方向有多角度增强效果，因此有效提高了注浆材料制得的龙泉青瓷的增韧效果。
一种所述的结晶氧化铝短纤维增韧龙泉青瓷弟窑注浆材料的制备方法，根据配比将弟窑粉体与结晶氧化铝短纤维、石墨纤维均匀稳定分散后加入水玻璃、水混合，在滚磨机中混合搅拌分散2小时后制成注浆材料。
本发明的结晶氧化铝短纤维增韧龙泉青瓷弟窑注浆材料主要在日用陶瓷领域的应用，本发明的龙泉青瓷弟窑注浆材料制得的龙泉青瓷力学性能良好，室温抗弯强度达到70MPa，比普通龙泉青瓷弟窑泥料制得的龙泉青瓷的平均抗弯强度47MPa提高了48.9％；
具体实施方式
下面通过具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。应当理解，本发明的实施并不局限于下面的实施例，对本发明所做的任何形式上的变通和/或改变都将落入本发明保护范围。
在本发明中，若非特指，所有的份、百分比均为重量单位，所采用的设备和原料等均可从市场购得或是本领域常用的。下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。以下实施例中，
龙泉青瓷弟窑泥料的组成原料的产地：宝溪瓷土、八都瓷土、黄石玄、紫金土的产地是浙江省龙泉市，石英的产地福建省德化市；
龙泉青瓷弟窑泥料的组成原料的状态：宝溪瓷土是未经煅烧的生泥料，八都瓷土是未经煅烧的生泥料，黄石玄是未经煅烧的生泥料，紫金土是未经煅烧的生泥料，石英是粉末状石英。
结晶氧化铝短纤维，组成原料的状态：以α-氧化铝为主晶相的短纤维。
实施例1：
一种结晶氧化铝短纤维增韧龙泉青瓷弟窑注浆材料，该注浆材料由70kg弟窑粉体、15kg结晶氧化铝短纤维、0.5kg水玻璃、35kg水加入滚磨机中高速混合搅拌分散2小时制得，调制成的注浆材料含水量在35％，100ml泥浆比重计流动时间60～65秒。加入的结晶氧化铝短纤维长度小于1mm，断裂韧性4～4.5MPa.m1/2。加入的水玻璃是液态水玻璃。
其中，所述的弟窑粉体由以下原料制成：宝溪瓷土40kg，八都瓷土32kg，黄石玄18kg，紫金土5kg，石英5kg。所述的弟窑粉体制备方法为，按弟窑原料：球石：水＝1:1.8:0.75的比例将龙泉青瓷弟窑泥料、球磨石、水加入球磨罐，球磨时间20min，球磨处理后通过220目筛，再110℃烘干得到弟窑粉体。
采用本实施例的龙泉青瓷弟窑注浆材料制得的龙泉青瓷力学性能良好，室温下抗弯强度为73MPa。
实施例2：
一种结晶氧化铝短纤维增韧龙泉青瓷弟窑注浆材料，该注浆材料由60kg弟窑粉体、8kg结晶氧化铝短纤维、3kg石墨纤维、0.4kg水玻璃、32kg水加入滚磨机中高速混合搅拌分散2小时制得，调制成的注浆材料含水量在35％左右，100ml泥浆比重计流动时间60～65秒。加入的结晶氧化铝短纤维长度小于1mm，断裂韧性4～4.5MPa.m1/2；加入的石墨纤维由纤维长度为0.1～0.3mm的石墨纤维与纤维长度为0.5～0.8mm的石墨纤维按质量比1:3混合；加入的水玻璃是液态水玻璃。
其中，所述的弟窑粉体由以下原料制成：宝溪瓷土41kg，八都瓷土32kg，黄石玄18kg，紫金土6kg，石英6kg。所述的弟窑粉体制备方法为，按弟窑原料：球石：水＝1:1.8:0.75的比例将龙泉青瓷弟窑泥料、球磨石、水加入球磨罐，球磨时间20min，球磨处理后通过220目筛，再110℃烘干得到弟窑粉体。
采用本实施例的龙泉青瓷弟窑注浆材料制得的龙泉青瓷力学性能良好，室温抗弯强度为78MPa。
实施例3：
一种结晶氧化铝短纤维增韧龙泉青瓷弟窑注浆材料，该注浆材料由50kg弟窑粉体、5kg结晶氧化铝短纤维、2kg石墨纤维、0.2kg水玻璃、30kg水加入滚磨机中高速混合搅拌分散2小时制得，调制成的注浆材料含水量在30～35％，100ml泥浆比重计流动时间60～65秒。加入的结晶氧化铝短纤维长度小于1mm，断裂韧性4～4.5MPa.m1/2；加入的石墨纤维由纤维长度为0.1～0.3mm的石墨纤维与纤维长度为0.5～0.8mm的石墨纤维按质量比1:3混合；加入的水玻璃是液态水玻璃。
其中，所述的弟窑粉体由以下原料制成：宝溪瓷土40kg，八都瓷土32kg，黄石玄18kg，紫金土5kg，石英5kg。所述的弟窑粉体制备方法为，按弟窑原料：球石：水＝1:1.8:0.75的比例将龙泉青瓷弟窑泥料、球磨石、水加入球磨罐，球磨时间20min，球磨处理后通过220目筛，再110℃烘干得到弟窑粉体。
采用本实施例的龙泉青瓷弟窑注浆材料制得的龙泉青瓷力学性能良好，室温抗弯强度为76MPa。
以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。
Claims (4)
1.一种结晶氧化铝短纤维增韧龙泉青瓷弟窑注浆材料，其特征在于所述注浆材料由以下重量份的原料制成：
弟窑粉体50~70份、
结晶氧化铝短纤维5~8份、
石墨纤维2~3份、
水玻璃0.2~0.5份、
水30~35份；
所述的弟窑粉体由以下重量份数的原料制成：浙江省龙泉产宝溪瓷土40~42份，八都瓷土30~32份，黄石玄18~20份，紫金土5~6份，福建德化产石英粉5~6份；
所述结晶氧化铝短纤维增韧龙泉青瓷弟窑注浆材料的含水量在30~35%，100ml泥浆比重计流动时间60~65秒，所述结晶氧化铝短纤维的纤维长度小于1mm，断裂韧性4~4.5MPa.m1 /2；
所述石墨纤维的纤维长度为0.1~1mm。
2.根据权利要求1所述的结晶氧化铝短纤维增韧龙泉青瓷弟窑注浆材料，其特征在于：所述的弟窑粉体制备方法为，按弟窑原料：球石：水=1:1.8:0.75的比例进行球磨20min，再通过220目筛，110℃烘干获得。
3.根据权利要求1所述的结晶氧化铝短纤维增韧龙泉青瓷弟窑注浆材料，其特征在于：所述石墨纤维由纤维长度为0.1~0.3mm的石墨纤维与纤维长度为0.5~0.8mm的石墨纤维按质量比1:3混合。
4.一种权利要求1所述的结晶氧化铝短纤维增韧龙泉青瓷弟窑注浆材料的制备方法，其特征在于：根据配比将弟窑粉体与结晶氧化铝短纤维、石墨纤维均匀稳定分散后加入水玻璃、水混合，在滚磨机中混合搅拌分散2小时后制成注浆材料。
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2017
- 2017-07-07 CN CN201710551740.8A patent/CN107352970B/zh active Active
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Denomination of invention: Crystalline alumina short fiber toughened Longquan celadon kiln grouting material and its preparation method Effective date of registration: 20230104 Granted publication date: 20201009 Pledgee: Longquan Branch of China Construction Bank Co.,Ltd. Pledgor: LONGQUAN JINHONG PORCELAIN CO.,LTD. Registration number: Y2023330000010 |