一種低溫下增強增韌的陶瓷的製作方法

2023-08-11 01:21:41

專利名稱：一種低溫下增強增韌的陶瓷的製作方法
技術領域：
本發明屬於新型結構陶瓷材料，特別是在低溫條件下具有較高的強度和韌性的陶瓷。
作為結構材料使用的陶瓷，由於其具有較高的強度和剛度、良好的絕熱性能和尺寸穩定性、耐高溫、耐腐蝕、抗氧化，在航天、核能、電子、化工和醫療等領域有著廣泛的應用前景。現代先進陶瓷材料是在傳統的陶瓷材料基礎上發展起來的，它與金屬和有機高分子材料構成了現代結構材料的三大類型。
作為結構材料，陶瓷有著其致命的缺點-脆性，這一缺點限制了它在許多領域的廣泛應用。為了改善陶瓷材料的脆性，國內外研究人員進行了大量的研究工作，並取得了許多有應用價值的研究成果。例如陶瓷發動機，將陶瓷材料用於汽車發動機的一些關鍵部位，提高了發動機的效率，延長了使用壽命。但是，陶瓷材料的增韌研究離其大規模的工程應用還有一定距離，研究和發明具有一定應用前景和應用範圍的增強增韌的新型陶瓷材料仍是當今材料科學界一個重要的研究課題。
本發明的目的是為了提高低溫下陶瓷的韌性。以往的陶瓷材料主要應用於高溫區域。考慮到陶瓷材料絕熱性能好等突出特點，本發明研製了一種在低溫條件下具有較高強度和韌性的結構陶瓷，這種陶瓷材料在低溫和製冷技術中有著廣泛的應用前景。
新型陶瓷材料的性能主要取決於成份的選擇，當然燒結、成型和熱處理等工藝也是至關重要的。本發明是以二氧化鋯為基體的，參雜了14-17摩爾百分比的二氧化鈰的複合結構陶瓷。
本發明的主要工藝過程是使用化學共沉澱法。
其過程為氫氧化鋯和硝酸鈰經溶液混合，其中加少量食用糖，攪拌，加雙氧水，攪拌，再加氨水，之後經沉澱和乾燥兩步驟，在600℃時排除雜質，在800℃時鍛燒，從而得到一定摩爾配比的二氧化鋯-二氧化鈰粉末再經過成瓷工藝就可得到新型的陶瓷材料，其中二氧化鈰的含量為14-17摩爾百分比，其餘為二氧化鋯。
用以上方法得到的二氧化鈰的摩爾百分比在14-17的新型陶瓷其強度和韌性都有很大提高。
比如表一、不同溫度條件下常用材料斷裂強度的比較表。 材料 298K 77K 4.2KZrO2-16.5Mol%CeO2313.8 448.6 473.4Ti合金 900 1470 1600不鏽鋼 590 1180 1810玻璃鋼 - 312 910
表二、強度、熱導率比值的比較表材料 300K 77K 4.2KZrO2-16.5MolCeO2250 600 1700Ti合金 60 77 320不鏽鋼 40 150 1800表三、斷裂韌性KIC的比較表材料 300K 77K 4.2KZnO2-16.5Mol%CeO28.1 10.1 12.5Al2O34.39 4.97 -Al-Li 35 43 47Ti合金 40.4 - 40.5不鏽鋼 150 160 200通過以上比較不難看出，以二氧化鋯為基體的，二氧化鈰的摩爾百分比在14-17時所得到的陶瓷材料在強度、韌性和抗斷裂值上都有很大提高，所得到的陶瓷材料可廣泛用於制冷機和低溫容器以及在各種低溫狀態下的工作環境。
實施例一、以二氧化鋯為基體，二氧化鈰的摩爾百分比為14.5。
二、以二氧化鋯為基體，二氧化鈰的摩爾百分比為16.5。
權利要求
1.一種以二氧化鋯為基體的，添加了一定摩爾比的二氧化鈰的複合陶瓷的低溫下增強增韌的陶瓷，其特徵在於，其中二氧化鈰的含量為14～17摩爾百分比。
全文摘要
本發明是一種低溫下增強增韌的陶瓷，它是以二氧化鋯為基體的二氧化鈰含量為14—17摩爾百分比的新型陶瓷，一般配比的陶瓷在低溫下的強度和韌性都較差，而採用二氧化鋯為基體的二氧化鈰的摩爾百分比在14—17時，在低溫下，其強度和韌性都有很大提高，用以上配比獲得的新型陶瓷材料可廣泛用於制冷機和低溫容器以及在各種低溫狀態下的工作環境。
文檔編號C04B35/48GK1100397SQ9410643
公開日1995年3月22日 申請日期1994年6月24日 優先權日1994年6月24日
發明者李來鳳, 張忠, 洪朝生, 李依依 申請人:中國科學院低溫技術實驗中心