專利名稱：高強度鈦酸鋁陶瓷的制備方法
技術領域：
本發明屬于鈦酸鋁陶瓷領域，尤其是一種高強度鈦酸鋁陶瓷的制 備方法。
背景技術：
隨著工業的發展,對耐高溫、抗熱震優良的材料需求越來越迫切。 抗熱震性主要取決于材料的熱膨脹系數、機械性能、楊氏模量和導熱 性。因為熱膨脹系數接近于零的材料在溫度變化時，其內部產生的熱
應力最小。
鈦酸鋁陶瓷作為一種新型的陶瓷材料，具有接近于零的熱膨脹系 數、低的導熱系數、高熔點、抗熱震性和抗熱沖擊性能優越等特性， 是目前低膨脹材料中耐高溫性能最好的一種。但鈦酸鋁材料有兩大致 命的弱點 一是鈦酸鋁熱膨脹的各向異性造成材料內部出現大量的微
裂紋，使其強度降低。二是在75(TC-128(TC的溫度范圍內，鈦酸鋁易 分解成氧化鋁和二氧化鈦，造成材料內部應力集中，使材料的熱膨脹
率升高。
鈦酸鋁的合成工藝對鈦酸鋁的性能也有很大的影響。因此，國內 外對其合成工藝進行了大量的研究。有人曾用同一配方組成以一步燒 結法和預先在135(TC預合成鈦酸鋁后，再制粉、成型、燒結，結果 采用預燒工藝達到近似性能時可降低燒結溫度50-80°C。當在相同溫 度下燒結時，強度提高20-60%，體積密度增加20-30%,膨脹系數 減少20%左右，相當于外加適量添加劑的水平。由此可見，采用預 燒工藝也是提高鈦酸鋁性能的有效方法之一，但其工藝復雜，材料成 本高，不適宜推廣應用。并且鈦酸鋁的反應過程中必須注意以下問題: 即反應過程中的體積效應(膨脹約為10%)和微裂紋的出現，這使得鈦 酸鋁不易燒結。在鈦酸鋁的研究開始階段，采用氧化鋁和二氧化鈦直 接燒結方法。這種燒結常常因體積效應過大，產生的應力使樣品開裂。
發明內容
本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種可以有效提高 材料的機械強度，抑制鈦酸鋁分解，不會使其惡化熱膨脹，并且使其 具有優良的耐高溫、抗熱震性能的高強度鈦酸鋁陶瓷的制備方法。本發明解決其技術問題是通過以下技術方案實現的 一種高強度鈦酸鋁陶瓷的制備方法，其特征在于制備步驟為
(1) 將八1203、Ti02、Si02和MgO進行配料；
(2) 將混合料濕磨10~14h;
(3) 將料漿取出用水洗凈并將其放入烘箱中恒溫128"C烘干至恒
重；
(4) 將烘干的料在研缽中磨細，進行造粒，然后將粉料過四十目
篩；
(5) 將篩下物置于金屬模具中，用壓片機將其壓制成片，壓力為 7 9Mpa;
(6) 用游標卡尺測試樣的直徑和厚度，將壓好的試件放于匣缽內， 鋪好墊粉進行燒成，燒成溫度為1450°C~1500°C;
(7) 燒成結束后，使其自然冷卻，然后取出再次測其直徑和厚度 并測試其它性能。
而且，所述的A1203、 Ti02、 Si02和MgO的重量百分比分別 為A1203 : 35~39， Ti02: 18~28， Si02: 35~40， MgO: 2~3。
而且，所述的混合料濕磨時，料、球、水的重量比為l: 2: 1， 且儀器電壓為120V。
而且，所述的墊粉為經高溫煅燒過的氧化鋁粉。
本發明的優點和有益效果為
1. MgO的加入可以和Ti02反應生成MgTi205，它的晶體結構和鈦酸 鋁相同，所以可以形成固溶體。適量的MgO不但可以部分或全部控制 鈦酸鋁瓷體的熱分解，而且可以提高瓷體的力學性能，對瓷體其它優 異的熱性能影響不大。
2. 本發明通過往鈦酸鋁內添加Si02，液相的生成可促使瓷體燒結 致密化，使其機械強度提高，還有一部分固溶到鈦酸鋁晶體中形成固 溶體。
3. 本發明通過添加合適的添加劑來促進燒結，極大地改善了鈦酸 鋁的燒結性能，抑制鈦酸鋁分解，使其具有了抗熱震性和抗熱沖擊性 能優越等特性，因此使鈦酸鋁陶瓷得到實際應用，使其能夠被廣泛應 用到工業生產中。
具體實施例方式
下面通過具體實施例對本發明作進一步詳述，以下實施例只是描 述性的，不是限定性的，不能以此限定本發明的保護范圍。實施例1:
一種高強度鈦酸鋁陶瓷的制備方法步驟為
(1) 將Al203、 Ti02、 Si02和MgO進行配料，Al203、 Ti02、 Si02 和MgO的重量百分比分別為35、 28、 35、 2;
(2) 將混合料濕磨10h，料、球、水的重量比為l: 2: 1，且儀器
電壓為120V;
(3) 將料漿取出用水洗凈并將其放入烘箱中恒溫128'C烘干至恒
重；
(4) 將烘干的料在研缽中磨細，進行造粒(由于該料中含有高嶺 土，含水量較大，所以在造粒時可不加黏合劑)，然后將粉料過四十 目篩；
(5) 將篩下物置于金屬模具中，用壓片機將其壓制成片，壓力為 7Mpa;
(6) 用游標卡尺測試樣的直徑和厚度，將壓好的試件放于匣缽內， 鋪好墊粉進行燒成，該墊粉為經高溫煅燒過的氧化鋁粉，燒成溫度為 1450°C;
(7) 燒成結束后，使其自然冷卻，然后取出再次測其直徑和厚度
并測試其它性能。
實施例2:
一種高強度鈦酸鋁陶瓷的制備方法步驟為
(1) 將八1203、 Ti02、 Si02和MgO進行配料，A1203、 Ti02、 Si02 和MgO的重量百分比分別為39、 18、 40、 3;
(2) 將混合料濕磨14h，料、球、水的重量比為l: 2: 1，且儀器 電壓為120V;
(3) 將料漿取出用水洗凈并將其放入烘箱中恒溫128。C烘干至恒
重；
(4) 將烘干的料在研缽中磨細，進行造粒，然后將粉料過四十目
篩；
(5) 將篩下物置于金屬模具中，用壓片機將其壓制成片，壓力為 9Mpa;
(6) 用游標卡尺測試樣的直徑和厚度，將壓好的試件放于匣缽內， 鋪好墊粉進行燒成，該墊粉為經高溫煅燒過的氧化鋁粉，燒成溫度為 1480。C;(7)燒成結束后，使其自然冷卻，然后取出再次測其直徑和厚度 并測試其它性能。
實施例3:
一種高強度鈦酸鋁陶瓷的制備方法步驟為
(1) 將Al203、 Ti02、 Si02和MgO進行配料，A1203、 Ti02、 Si02 和MgO的重量百分比分別為36.6、 25.1、 36、 2.3;
(2) 將混合料濕磨12h，料、球、水的重量比為l: 2: 1，且儀器
電壓為120V;
(3) 將料漿取出用水洗凈并將其放入烘箱中恒溫128t烘干至恒
重；
(4) 將烘干的料在研缽中磨細，進行造粒，然后將粉料過四十目
篩；
(5) 將篩下物置于金屬模具中，用壓片機將其壓制成片，壓力為 8Mpa;
(6) 用游標卡尺測試樣的直徑和厚度，將壓好的試件放于匣缽內， 鋪好墊粉進行燒成，該墊粉為經高溫煅燒過的氧化鋁粉，燒成溫度為
1500°C;
(7) 燒成結束后，使其自然冷卻，然后取出再次測其直徑和厚度
并測試其它性能。
權利要求
1. 一種高強度鈦酸鋁陶瓷的制備方法，其特征在于制備步驟為(1)將Al2O3、TiO2、SiO2和MgO進行配料；(2)將混合料濕磨10～14h；(3)將料漿取出用水洗凈并將其放入烘箱中恒溫128℃烘干至恒重；(4)將烘干的料在研缽中磨細，進行造粒，然后將粉料過四十目篩；(5)將篩下物置于金屬模具中，用壓片機將其壓制成片，壓力為7～9Mpa；(6)用游標卡尺測試樣的直徑和厚度，將壓好的試件放于匣缽內，鋪好墊粉進行燒成，燒成溫度為1450℃～1500℃；(7)燒成結束后，使其自然冷卻，然后取出再次測其直徑和厚度并測試其它性能。
2. 根據權利要求1所述的高強度鈦酸鋁陶瓷的制備方法，其特征 在于所述的^203、 Ti02、 Si02和MgO的重量百分比分別為 A1203 : 35~39， Ti02: 18~28， Si02: 35~40， MgO: 2~3。
3. 根據權利要求1所述的高強度鈦酸鋁陶瓷的制備方法，其特征在于所述的混合料濕磨時，料、球、水的重量比為l: 2: 1，且儀器電壓為120V。
4. 根據權利要求1所述的高強度鈦酸鋁陶瓷的制備方法，其特征在于所述的墊粉為經高溫煅燒過的氧化鋁粉。
全文摘要
本發明屬于一種高強度鈦酸鋁陶瓷的制備方法。制備步驟為(1)配料；(2)球磨；(3)烘干；(4)造粒；(5)半干壓成型；(6)測量、燒成；(7)測試。本發明通過添加合適的添加劑來促進燒結，極大地改善了鈦酸鋁的燒結性能，抑制鈦酸鋁分解，使其具有了抗熱震性和抗熱沖擊性能優越等特性，因此使鈦酸鋁陶瓷得到實際應用，使其能夠被廣泛應用到工業生產中。
文檔編號C04B35/478GK101456729SQ20071015090
公開日2009年6月17日 申請日期2007年12月11日 優先權日2007年12月11日
發明者暉 任, 蔚 楊, 王碧君, 宇 白, 白乃豐 申請人:王碧君