一种机械性能好的陶瓷材料及其制备方法

一种机械性能好的陶瓷材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种陶瓷材料，具体是一种机械性能好的陶瓷材料。

背景技术

陶瓷是以粘土为主要原料以及各种天然矿物经过粉碎混炼、成型和煅烧制得的材 料以及各种制品，陶瓷为人们的生活带来了便利。随着科技的发展和人们使用需求的增多， 新型陶瓷材料也逐渐出现。新型陶瓷材料是当今科学技术发展的重要组成部分，在微电子 技术、超导技术、生物技术、激光技术、空间技术和传感技术的发展中占有十分重要的地位。 国防工业、军用技术和武器技术也大量采用了新型陶瓷材料。新型陶瓷材料包括以陶瓷为 基质和以金属为基质的两种材料。现有的新型陶瓷材料具有高硬度和高强度，但是新型陶 瓷材料的冲击韧性较差，这就制约了它的应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种机械性能好的陶瓷材料，以解决上述背景技术中提出 的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种机械性能好的陶瓷材料，由以下原料按照重量份组成：植物8-14份、黄泥1-4 份、氧化铝10-18份、硅酸盐玻璃15-27份、氧化铜0.5-2份、氧化锆0.1-1份、氧化锌2-5份、氮 化硼0.6-2.5份、二氧化钛1.2-4.5份、锡0.5-1.2份、铁1-3份和山梨酸钾3-8份。

作为本发明进一步的方案：所述机械性能好的陶瓷材料，由以下原料按照重量份 组成：植物10-14份、黄泥2-4份、氧化铝12-18份、硅酸盐玻璃18-27份、氧化铜1-2份、氧化锆 0.3-1份、氧化锌3-5份、氮化硼1-2.5份、二氧化钛1.7-4.5份、锡0.7-1.2份、铁1.5-3份和山 梨酸钾5-8份。

作为本发明进一步的方案：所述机械性能好的陶瓷材料，由以下原料按照重量份 组成：植物12份、黄泥3.3份、氧化铝16份、硅酸盐玻璃24份、氧化铜1.6份、氧化锆0.7份、氧 化锌4份、氮化硼1.8份、二氧化钛3.2份、锡1份、铁2.2份和山梨酸钾6份。

所述机械性能好的陶瓷材料的制备方法，具体步骤如下：

步骤一，将植物和黄泥烘干并且将植物粉碎，得到植物粉末，将硅酸盐玻璃放入球 磨机中，球磨成硅酸盐玻璃粉；

步骤二，将氧化铝、氧化铜、氧化锆、氧化锌、氮化硼、二氧化钛、锡和铁在混合机中 混合均匀，再将混合均匀的产物放入球磨机中，球磨机中球料的重量之比为30-45:1，球磨 时间为2-4小时，得到第一混合物；

步骤三，将黄泥、植物粉末、第一混合物、硅酸盐玻璃粉和山梨酸钾放入高温炉中， 将高温炉升温至520-575摄氏度，保温1-2小时，再将炉温升高至1050-1180摄氏度，烧结3-5 小时，炉冷至室温即可得到成品。

作为本发明进一步的方案：步骤一中的烘干温度为25-33摄氏度，步骤一中的球磨 温度为35-45摄氏度。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的原料来源广泛并且原材料价格 低廉，制备工艺简单，适用于大规模的工业化生产；本发明中的植物粉末、硅酸盐玻璃粉、金 属、山梨酸钾等组分起到协同作用，制备的产品具有良好的抗压强度、弯曲强度、断裂伸长 率、断面收缩率和常温冲击韧性，应用前景广阔。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。

实施例1

一种机械性能好的陶瓷材料，由以下原料按照重量份组成：植物8份、黄泥1份、氧 化铝10份、硅酸盐玻璃15份、氧化铜0.5份、氧化锆0.1份、氧化锌2份、氮化硼0.6份、二氧化 钛1.2份、锡0.5份、铁1份和山梨酸钾3份。

所述机械性能好的陶瓷材料的制备方法，具体步骤如下：

步骤一，将植物和黄泥烘干并且将植物粉碎，得到植物粉末，将硅酸盐玻璃放入球 磨机中，球磨成硅酸盐玻璃粉；

步骤二，将氧化铝、氧化铜、氧化锆、氧化锌、氮化硼、二氧化钛、锡和铁在混合机中 混合均匀，再将混合均匀的产物放入球磨机中，球磨机中球料的重量之比为33:1，球磨时间 为2小时，得到第一混合物；

步骤三，将黄泥、植物粉末、第一混合物、硅酸盐玻璃粉和山梨酸钾放入高温炉中， 将高温炉升温至535摄氏度，保温1.5小时，再将炉温升高至1080摄氏度，烧结3小时，炉冷至 室温即可得到成品。

实施例2

一种机械性能好的陶瓷材料，由以下原料按照重量份组成：植物10份、黄泥2份、氧 化铝12份、硅酸盐玻璃18份、氧化铜1份、氧化锆0.3份、氧化锌3份、氮化硼1份、二氧化钛1.7 份、锡0.7份、铁1.5份和山梨酸钾5份。

所述机械性能好的陶瓷材料的制备方法，具体步骤如下：

步骤一，将植物和黄泥在27摄氏度下烘干并且将植物粉碎，得到植物粉末，将硅酸 盐玻璃放入球磨机中，在36摄氏度下球磨成硅酸盐玻璃粉；

步骤二，将氧化铝、氧化铜、氧化锆、氧化锌、氮化硼、二氧化钛、锡和铁在混合机中 混合均匀，再将混合均匀的产物放入球磨机中，球磨机中球料的重量之比为36:1，球磨时间 为3小时，得到第一混合物；

步骤三，将黄泥、植物粉末、第一混合物、硅酸盐玻璃粉和山梨酸钾放入高温炉中， 将高温炉升温至545摄氏度，保温1小时，再将炉温升高至1120摄氏度，烧结4小时，炉冷至室 温即可得到成品。

实施例3

一种机械性能好的陶瓷材料，由以下原料按照重量份组成：植物12份、黄泥3.3份、 氧化铝16份、硅酸盐玻璃24份、氧化铜1.6份、氧化锆0.7份、氧化锌4份、氮化硼1.8份、二氧 化钛3.2份、锡1份、铁2.2份和山梨酸钾6份。

所述机械性能好的陶瓷材料的制备方法，具体步骤如下：

步骤一，将植物和黄泥烘干并且将植物粉碎，得到植物粉末，将硅酸盐玻璃放入球 磨机中，球磨成硅酸盐玻璃粉；

步骤二，将氧化铝、氧化铜、氧化锆、氧化锌、氮化硼、二氧化钛、锡和铁在混合机中 混合均匀，再将混合均匀的产物放入球磨机中，球磨机中球料的重量之比为39:1，球磨时间 为4小时，得到第一混合物；

步骤三，将黄泥、植物粉末、第一混合物、硅酸盐玻璃粉和山梨酸钾放入高温炉中， 将高温炉升温至550摄氏度，保温1.5小时，再将炉温升高至1150摄氏度，烧结4小时，炉冷至 室温即可得到成品。

实施例4

一种机械性能好的陶瓷材料，由以下原料按照重量份组成：植物14份、黄泥4份、氧 化铝17份、硅酸盐玻璃25份、氧化铜2份、氧化锆1份、氧化锌5份、氮化硼2.5份、二氧化钛4.5 份、锡1.2份、铁3份和山梨酸钾7.5份。

所述机械性能好的陶瓷材料的制备方法，具体步骤如下：

步骤一，将植物和黄泥在30摄氏度下烘干并且将植物粉碎，得到植物粉末，将硅酸 盐玻璃放入球磨机中，在42摄氏度下球磨成硅酸盐玻璃粉；

步骤二，将氧化铝、氧化铜、氧化锆、氧化锌、氮化硼、二氧化钛、锡和铁在混合机中 混合均匀，再将混合均匀的产物放入球磨机中，球磨机中球料的重量之比为42:1，球磨时间 为4小时，得到第一混合物；

步骤三，将黄泥、植物粉末、第一混合物、硅酸盐玻璃粉和山梨酸钾放入高温炉中， 将高温炉升温至560摄氏度，保温2小时，再将炉温升高至1060摄氏度，烧结5小时，炉冷至室 温即可得到成品。

对比例

除不含有山梨酸钾，对比例1的其余组分和制备方法同实施例2。

对实施例1-4的产品、对比例1的产品和现有产品进行机械性能测试，测试结果见 表1。

表1

抗压强度 弯曲强度 断裂伸长率 断面收缩率 常温冲击韧性

实施例1 263MPa 191MPa 42％ 39％ 65J

实施例2 287MPa 179MPa 40％ 36％ 71J

实施例3 254MPa 187MPa 47％ 42％ 83J

实施例4 294MPa 182MPa 38％ 33％ 56J

对比例1 213MPa 150MPa 34％ 26％ 38J

现有产品 236MPa 163MPa 22％ 28％ 35J

从表1中可以看出实施例1-4的产品在抗压强度、弯曲强度、断裂伸长率、断面收缩 率和常温冲击韧性上明显优于对比例1的产品和现有产品。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在 不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论 从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权 利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有 变化囊括在本发明内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包 含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当 将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员 可以理解的其他实施方式。