CN1498876A - 纳米ZrO2(Y2O3)/Al2O3/Cu复合工程陶瓷材料的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明以纳米ZrO₂为基体，Y₂O₃为稳定剂，通过加入5wt％～15wt％的添加相纳米Al₂O₃和5wt％～15wt％的添加相纳米Cu，在6.6×10^－3Pa真空度、25～150MPa烧结压力和1000～1300℃烧结温度下，真空热压烧结2.5～5h，使基体和添加相有机结合，烧结体的相对密度达99.17％，断裂强度达904MPa，电导率达5.32S/m。

Description

纳米ZrO2(Y2O3)/Al2O3/Cu复合工程陶瓷材料的制备方法

本发明涉及纳米ZrO₂(Y₂O₃)/Al₂O₃/Cu复合工程陶瓷材料的制备工艺，属于纳米复合工程陶瓷材料的范畴。

纳米晶陶瓷材料是指晶粒尺寸维系在纳米级(1～100nm)的陶瓷材料，其优点是具有高比表面积和复杂粗糙的相界面，在特定的温度下还具有优良的离子扩散和传导性能；复合陶瓷是在陶瓷的微观组织中引入添加相或同种物质不同晶型的陶瓷材料；工程陶瓷是结构陶瓷和功能陶瓷的统称，结构陶瓷具有良好的力学和机械性，功能陶瓷因为原料和工艺的特殊性使成品具有各种优良的性能并广泛应用于特殊的环境和领域；

以Y₂O₃为稳定剂的ZrO₂陶瓷具有良好的强度和断裂韧性；以α-Al₂O₃为主晶相的陶瓷，具有化学性质稳定，机械强度高等优点；单质Cu作为金属材料，导电性能良好，熔点适中，便于进行高温弥散处理；

目前研究较多的纳米ZrO₂(Y₂O₃)/Al₂O₃结构陶瓷，以纳米Al₂O₃为添加相，在1100℃真空无压烧结，烧结体相对密度可达95％，并具有一定的塑性和延展性；

目前导电功能陶瓷以ZrO₂瓷、β-Al₂O₃瓷为代表，电导率为 $1~10\frac{S}{m};$

本发明制备了一种新型纳米复合工程陶瓷材料：成品首先具有纳米ZrO₂陶瓷材料的优良性能；其次通过引入添加相Al₂O₃，使成品具有良好的力学性能并成为一种好的结构陶瓷材料；使第三通过引入新的添加相Cu，使成品具有良好的电学性能并成为一种好的功能陶瓷材料；成品作为工程陶瓷材料可以广泛运用于承重耐磨的工程构件和离子器件等特殊领域。

本发明的技术方案是：

(1)以甲醇为分散剂，超声波振荡使纳米Al₂O₃和Cu均匀分散在纳米ZrO₂(Y₂O₃)基质中，在氮气通风橱中使甲醇挥发，制备Al₂O₃和Cu含量各为5～15wt％的均匀配比物；(2)将配比物干压成型，在6.6×10^-3Pa真空度、25～150MPa烧结压力、1000～1300℃烧结温度下真空热压烧结2.5～5h，烧结完成后空冷；

本发明的实施例为：

Claims (4)

1. (1)一种纳米ZrO₂(Y₂O₃)/Al₂O₃/Cu复合工程陶瓷材料的制备方法，其特征在于以纳米ZrO₂为基体，Y₂O₃为稳定剂，纳米Al₂O₃和纳米Cu为添加相，采用真空热压烧结工艺制备烧结体；
2. (2)权利要求(1)所涉及的以纳米Al₂O₃为添加相，其特征在于纳米Al₂O₃的含量为5wt％～15wt％；
3. (3)权利要求(1)所涉及的以纳米Cu为添加相，其特征在于纳米Cu的含量为5wt％～15wt％；
4. (4)权利要求(1)所涉及的真空热压烧结工艺，其特征在于真空烧结，烧结压力为25～150MPa，烧结温度为1000～1300℃，烧结时间为2.5～5小时。