一種氧化物陶瓷/Ba_xSr_1-xSO₄陶瓷複合材料及其製備方法

2023-10-05 00:56:34 1

專利名稱：一種氧化物陶瓷/BaxSr1-xSO4陶瓷複合材料及其製備方法
技術領域：
本發明涉及一種氧化物基陶瓷複合材料及其製備方法。
背景技術：
氧化物陶瓷(氧化鋁，部分穩定氧化鋯及氧化鋁增強氧化鋯、氧化鋯增韌氧化鋁 陶瓷)是傳統的結構陶瓷，具有高硬度、高強度、低密度、高剛度、優異的化學穩定性，其在 航空航天領域的應用可以降低結構材料的結構重量、提高飛行器的結構效率、提高結構材 料的服役可靠性及延長結構材料的壽命，氧化物陶瓷對航空航天領域的發展具有極為重要 的作用。但氧化物陶瓷新型結構陶瓷在高溫下的摩擦係數和磨損率都很高，一定程度上限 制了它在高溫服役結構件中的應用。 現有氧化物陶瓷在室溫下摩擦係數在0. 4 0. 6之間，磨損率為10—5mm3/N m，而 在80(TC時，摩擦係數高達1. 0 1. 2，磨損率為10—4-10—3mm3/N !!!。針對現有氧化物新型結 構陶瓷的摩擦磨損性能差的問題，研究人員進行了廣泛的研究，有研究表明，向氧化物新型 結構陶瓷裡添加BaCr(^後，氧化物陶瓷複合材料在廣域溫度下具有良好的摩擦學性能，摩 擦係數為0. 3 0. 4，但是BaCr04對環境具有危害性，不適於工業生產。另有研究將SrS04 引入氧化物陶瓷複合材料，其在室溫至76(TC的廣域範圍內摩擦係數也在0. 31 0. 42之 間，磨損率在10—SmmVN"m數量級，摩擦磨損性能提高效果不明顯。而且現有製備工藝中熱 壓燒結溫度高，能耗大。

發明內容
本發明的目的是為了解決現有氧化物陶瓷複合材料在室溫至76(TC廣域溫度下摩 擦係數大，76(TC高溫下磨損率大，及現有製備工藝燒結溫度高的問題，本發明提供了一種 氧化物陶瓷/BaxSri—XS04複合材料及其製備方法。 本發明的氧化物陶瓷/B Sr卜XS04複合材料是按體積百分比由50 90%氧化物陶 瓷相和10 50%的BaxSivxS04相組成，其中，BaxSivXS04中0 < x < 1。本發明氧化物陶瓷 /BaxSri—XS04複合材料的製備方法是通過以下步驟實現的一、按體積百分比將50 90%的 氧化物陶瓷粉和10 50X的BaxSr卜^04粉裝入耐磨球磨罐中，再向耐磨球磨罐中加入無 水乙醇和Zr02磨球，以100 150轉/分鐘的速率球磨溼混10 15h，其中，Ba,Sr卜XS04中 0 < x < l，無水乙醇的加入量為氧化物陶瓷粉和Ba,SivXS04粉總質量的1 3倍，氧化物 陶瓷粉和B Siv^04粉的總質量與氧化物陶瓷磨球的質量比為1 : 3 4;二、將球磨溼混 後的混合粉體在80 10(TC下烘乾後過40目篩，然後將過篩後的均勻細粉體裝入內壁鋪 有石墨紙的石墨模具，再對石墨模具進行冷壓處理，保持施加在石墨模具上的壓強為30 50MPa，保壓時間為2 5min ;三、將冷壓處理後的石墨模具放入放電等離子燒結爐進行燒 結，石墨模具上施加的壓強與步驟二中冷壓處理所用的壓強相同，燒結溫度800 105(TC， 保溫時間2 5min，最後隨爐冷卻即得氧化物陶瓷/B SivXS04陶瓷複合材料。
本發明將具有較低摩擦係數的潛在固體潤滑劑B SivxS04(0<x< 1)固溶體引入氧化物陶瓷材料，由於Ba元素的引入，B SivXS04(0 < x < 1)固溶體的強度和硬度較SrS04
有所提高，同時仍具有SrS04的低摩擦係數和良好潤滑性的優點，將B Sr卜XS04 (0 < x < 1)
固溶體引入氧化物陶瓷材料，大大改善了氧化物陶瓷複合材料的摩擦磨損性能。 本發明的氧化物陶瓷/Ba,SivXS04複合材料在室溫至760°C的廣域溫度範圍內具
有很小的摩擦係數和很低的磨損率。在室溫下，摩擦係數在O. 11到0.25之間，磨損率在
10—5mm3/N m數量級。在76(TC高溫下摩擦係數低於0. 3，同時表現出了優於室溫的低的磨
損率，在10—6mm3/N m數量級。 本發明的製備方法工藝簡單，燒結溫度低在800 105(TC，能耗小。製備得到的氧 化物陶瓷/BaxSivXS04複合材料摩擦磨損性能好，76(TC高溫下仍具有很低的摩擦係數和磨 損率。本發明採用放電等離子燒結(SPS)工藝提高了陶瓷複合材料的緻密度，降低了粗糙 度。 本發明氧化物陶瓷/BaxSri—XS04複合材料可廣泛應用於航空航天結構件中。


圖1是具體實施方式
二十七得到的TZ3Y20A/Ba。.25Sr。.75S04複合材料的X-射線 衍射(XRD)譜圖，圖中A表示BaxSivXS04， B表示Zr02，參代表A1203 ;圖2是具體實施方式
二十七得到的TZ3Y20A/Ba。.25Sr。.75S04複合材料摩擦係數_時間變化曲線圖，a是室溫下的 摩擦係數_時間變化曲線，b是76(TC高溫下的摩擦係數-時間變化曲線；圖3是具體實施 方式二十七中經76(TC高溫摩擦磨損試驗後的TZ3Y20A/Ba。.25Sr。.75S04複合材料的掃描電子 顯微鏡(SEM)微觀形貌圖；圖4是具體實施方式
二十八得到的TZ3Y20A/Ba。.5Sr。.5S04複合 材料摩擦係數-時間變化曲線圖，a是室溫下的摩擦係數-時間變化曲線，b是76(TC高溫 下的摩擦係數_時間變化曲線；圖5是具體實施方式
二十八中經76(TC高溫摩擦磨損試驗 後的TZ3Y20A/Ba。.5Sr。.5S04陶瓷複合材料的掃描電子顯微鏡(SEM)微觀形貌圖；圖6是具體 實施方式二十九得到的TZ3Y20A/Ba。.75Sr。.25S04陶瓷複合材料摩擦係數_時間變化曲線圖， a是室溫下的摩擦係數_時間變化曲線，b是76(TC高溫下的摩擦係數-時間變化曲線；圖 7是具體實施方式
二十九中經76(TC高溫摩擦磨損試驗後的TZ3Y20A/Ba。.75Sr。.25S04陶瓷復 合材料的掃描電子顯微鏡(SEM)微觀形貌圖。
具體實施例方式
本發明技術方案不局限於以下所列舉具體實施方式
，還包括各具體實施方式
間的
任意組合。
具體實施方式
一 本實施方式一種氧化物陶瓷/B Sr卜XS04複合材料是按體積百 分比由50 90%的氧化物陶瓷相和10 50%的BaxSivXS04相組成，其中BaxSivXS04中0 < x < 1。 本實施方式的氧化物陶瓷/Ba,SivXS04複合材料在室溫至76(TC廣域溫度範圍內 具有很低的摩擦係數，室溫下摩擦係數在0. 10 0. 25，76(TC高溫下摩擦係數小於0. 3。 760。C高溫下的磨損率有明顯的減小，在10—6mm3/N m數量級。
具體實施方式
二 本實施方式與具體實施方式
一不同的是氧化物陶瓷/B SivXS04 複合材料是按體積百分比由50 60%的氧化物陶瓷相和40 50%的B SivXS04相組成。其它步驟及參數與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
三本實施方式與具體實施方式
一或二不同的是氧化物陶瓷為部分 穩定氧化鋯及氧化鋁增強氧化鋯，氧化鋁或氧化鋯增韌氧化鋁陶瓷。其它步驟及參數與具 體實施方式一或二相同。 本實施方式中氧化物陶瓷粉均為市售產品。
具體實施方式
四本實施方式與具體實施方式
一至三不同的是Ba,SivXS04中 0. 25《x《0. 75。其它參數與具體實施方式
一至三相同。
具體實施方式
五本實施方式與具體實施方式
一至三不同的是Ba,Sr卜XS04中x = 0.3。其它參數與具體實施方式
一至三相同。 本實施方式的氧化物陶瓷/B SivXS04複合材料室溫下摩擦係數為在0. 10 0. 23，76(TC高溫下摩擦係數小於0. 15 0. 28。 76(TC高溫下的磨損率有明顯的減小，在 10—6mm3/N m數量級。
具體實施方式
六本實施方式與具體實施方式
一至三不同的是Ba,Sr卜XS04中x = 0.5。其它參數與具體實施方式
一至三相同。 本實施方式的氧化物陶瓷/B SivXS04複合材料室溫下摩擦係數為在0. 10 0. 12，76(TC高溫下摩擦係數小於0. 18 0.27。 76(TC高溫下的磨損率有明顯的減小，為 5. 7236X 10—6mm3/N m數量級。
具體實施方式
七本實施方式與具體實施方式
一至三不同的是Ba,Sr卜XS04中x = 0.6。其它參數與具體實施方式
一至三相同。 本實施方式的氧化物陶瓷/B SivXS04複合材料室溫下摩擦係數為在0. 11
0. 13，76(TC高溫下摩擦係數小於0. 17 0.26。 76(TC高溫下的磨損率有明顯的減小，為
1. 1644X 10—6mm3/N m數量級。
具體實施方式
八本實施方式如具體實施方式
一所述的氧化物陶瓷/B Sr卜XS04 陶瓷複合材料的製備方法是通過以下步驟實現的一、按體積百分比將50 90%的氧化物 陶瓷粉和10 50%的BaxSiv^04粉裝入耐磨球磨罐中，再向耐磨球磨罐中加入無水乙醇 和Zr02磨球，以100 150轉/分鐘的速率球磨溼混10 15h，其中，BaxSivXS04中0 < x < l，無水乙醇的加入量為氧化物陶瓷粉和BaxSivXS04粉總質量的1 3倍，氧化物陶瓷粉 和BaxSivXS04粉的總質量與Zr02磨球的質量比為1 : 3 4 ;二、將球磨溼混後的混合粉體 在80 10(TC下烘乾後過40目篩，然後將過篩後的均勻細粉體裝入內壁鋪有石墨紙的石 墨模具，再對石墨模具進行冷壓處理，保持施加在石墨模具上的壓強為30 50MPa，保壓時 間為2 5min ;三、將冷壓處理後的石墨模具放入放電等離子燒結爐進行燒結，石墨模具上 施加的壓強與步驟二中冷壓處理所用的壓強相同，燒結溫度800 105(TC，保溫時間2 5min，最後隨爐冷卻即得氧化物陶瓷/B Sr卜XS04複合材料。 本實施方式氧化物陶瓷/BaxSivXS04複合材料的製備方法工藝簡單，燒結溫度低 為800 105(TC，能耗小。製備得到的氧化物陶瓷/B Siv^04複合材料摩擦磨損性能好， 76(TC高溫下仍具有很低的摩擦係數和磨損率。
具體實施方式
九本實施方式與具體實施方式
八不同的是步驟一中按體積百分比 將50 60 %的氧化物陶瓷粉和40 50 %的Ba,SivXS04粉裝入耐磨球磨罐中。其它步驟 及參數與具體實施方式
八相同。
具體實施方式
十本實施方式與具體實施方式
八或九不同的是步驟一中氧化 物陶瓷粉為部分穩定氧化鋯及氧化鋁增強氧化鋯粉(TZ3Y20A，全稱為(Zr02(3mol% Y203)-20wt% A1203)，氧化鋁粉或氧化鋯增韌氧化鋁陶瓷粉。其它步驟及參數與具體實施方 式八或九相同。 本實施方式中氧化物陶瓷粉均為市售產品。其中，TZ3Y20A是由日本東曹(TOSOH) 公司生產的，平均粒徑約為50 80nm。
具體實施方式
i^一 本實施方式與具體實施方式
八至十不同的是步驟一中 的B SivXS04粉為依據
公開日為2008年4月9日，公開號為CN101157472，申請號為 200710144316. 8的《一種製備不同晶體形貌納米鹼土金屬硫酸鹽粉體的方法》記載的方法 製備得到。其它步驟及參數與具體實施方式
八至十相同。
具體實施方式
十二 本實施方式與具體實施方式
八至i^一不同的是步驟一中Zr02
磨球的粒徑在10 20mm。其它步驟及參數與具體實施方式
八至i^一相同。
具體實施方式
十三本實施方式與具體實施方式
八至十二不同的是步驟一中
Ba,Sr卜XS04中0. 25《x《0. 75。其它步驟及參數與具體實施方式
八至十二相同。
具體實施方式
十四本實施方式與具體實施方式
八至十二不同的是步驟一中
Ba,Sr卜XS04中x = 0. 25。其它步驟及參數與具體實施方式
八至十二相同。
具體實施方式
十五本實施方式與具體實施方式
八至十二不同的是步驟一中
Ba,Sr卜XS04中x = 0. 5。其它步驟及參數與具體實施方式
八至十二相同。
具體實施方式
十六本實施方式與具體實施方式
八至十二不同的是步驟一中
Ba,Sr卜XS04中x = 0. 75。其它步驟及參數與具體實施方式
八至十二相同。
具體實施方式
十七本實施方式與具體實施方式
八至十六不同的是步驟一中耐磨
球磨罐為聚四氟乙烯球磨罐、聚氨酯球磨罐、尼龍球磨罐或氧化鋁球磨罐。其它步驟及參數
與具體實施方式
六至十三相同。 具體實施方式
十八本實施方式與具體實施方式
八至十七不同的是步驟一中球磨 速率為120 140轉/分鐘。其它步驟及參數與具體實施方式
八至十七相同。
具體實施方式
十九本實施方式與具體實施方式
八至十七不同的是步驟一中球磨 速率為130轉/分鐘。其它步驟及參數與具體實施方式
八至十七相同。
具體實施方式
二十本實施方式與具體實施方式
八至十九不同的是步驟二中在烘 幹球磨溼混後的混合粉體前，用篩子把Zr(^磨球從混合粉體中篩分出來，再採用空氣烘乾 箱將混合粉體烘乾。其它步驟及參數與具體實施方式
八至十九相同。
具體實施方式
二十一 本實施方式與具體實施方式
八至二十不同的是步驟二中將 5g篩分後的均勻細粉體裝入直徑為小20mm，高為40mm的圓柱形石墨模具中。其它步驟及 參數與具體實施方式
八至二十相同。
具體實施方式
二十二 本實施方式與具體實施方式
八至二十一不同的是步驟二中 冷壓處理在數顯液壓式壓力試驗機上進行。其它步驟及參數與具體實施方式
八至二十一相 同。
具體實施方式
二十三本實施方式與具體實施方式
八至二十二不同的是步驟二中 保持施加在石墨模具上的壓強為35 45MPa。其它步驟及參數與具體實施方式
八至二十二 相同。
具體實施方式
二十四本實施方式與具體實施方式
八至二十二不同的是步驟二中 保持施加在石墨模具上的壓強為40MPa。其它步驟及參數與具體實施方式
八至二十二相同。
具體實施方式
二十五本實施方式與具體實施方式
八至二十四不同的是步驟三中 燒結溫度為900°C 1050°C。其它步驟及參數與具體實施方式
八至二十四相同。
具體實施方式
二十六本實施方式與具體實施方式
八至二十四不同的是步驟三中 燒結溫度為1050°C。其它步驟及參數與具體實施方式
八至二十四相同。
具體實施方式
二十七本實施方式氧化物陶瓷/B Sr卜XS04複合材料的製備方法 是通過以下步驟實現的一、按體積百分比將50%的部分穩定氧化鋯及氧化鋁增強氧化鋯 粉(TZ3Y20A)和50X的Ba。^Sr。^S04粉裝入耐磨球磨罐中，再向耐磨球磨罐中加入無水 乙醇和Zr02磨球，以120轉/分鐘的速率球磨溼混12h，其中，無水乙醇的加入量為氧化物 陶瓷粉和Ba。.25Sr。.75S04粉總質量的2倍，氧化物陶瓷粉和Ba。.25Sr。. 75S04粉的總質量與Zr02 磨球的質量比為l : 3;二、將球磨溼混後的混合粉體在10(TC下烘乾後過40目篩，然後將 5g篩分後的細粉體裝入直徑為小20mm，高為40mm的圓柱形內壁鋪有石墨紙的石墨模具中， 再對石墨模具進行冷壓處理，保持施加在石墨模具上的壓強為40MPa，保壓時間為2min ; 三、將冷壓處理後的石墨模具放入放電等離子燒結爐進行燒結，石墨模具上施加的壓強與 步驟二中冷壓處理所用的壓強相同，燒結溫度105(TC，保溫時間5min，最後隨爐冷卻即得 TZ3Y20A/Bao.25Sr。.75S04複合材料。 本實施方式對得到的TZ3Y20A/Ba。. 25Sr。. 75S04複合材料進行X射線衍射能譜(XRD) 分析，所得譜線如圖1所示。由圖1可見，本實施方式製備得到的TZ3Y20A/Ba。.25Sr。.75S04復 合材料由50 %的TZ3Y20A相和50 %的Ba。. 25Sr。. 75S04相組成。 本實施方式對製備的TZ3Y20A/Ba。.25Sr。.75S04複合材料進行摩擦磨損試驗，試驗中 採用球盤式幹摩擦，測試結果如圖2所示。如圖2中a所示，TZ3Y20A/Ba。.25Sr。.75S04陶瓷 複合材料在室溫下的摩擦係數在0. 10 0. 30間，由圖5中b可知，76(TC高溫下TZ3Y20A/ Ba。.25Sr。.75S04陶瓷複合材料的摩擦係數在0. 15 0. 30間，均低於現有氧化物陶瓷基合材 料的摩擦係數。本實施方式得到的TZ3Y20A/Ba。.25Sr。.75S04陶瓷複合材料在室溫下摩擦磨損 率為1. 5764X 10—5mm3/N *m，高溫下的磨損率為2. 1648X 10—6mm3/N *m，高溫下的磨損率比現 有氧化物陶瓷材料降低了一個數量級。 本實施方式對經76(TC高溫摩擦磨損試驗後的TZ3Y20A/Ba。.25Sr。.75S04陶瓷複合 材料進行了表面微觀形貌表徵，如圖3所示。由圖3可見，經76(TC高溫摩擦磨損試驗後的 TZ3Y20A/Ba。.25Sr。.75S04陶瓷複合材料的表面仍保持很好的平整度，磨損小，具有很好的耐 摩擦磨損性能。
具體實施方式
二十八本實施方式氧化物陶瓷/B Sr卜XS04複合材料的製備方法 是通過以下步驟實現的一、按體積百分比將50%的TZ3Y20A粉和50%的Ba。.5Sr。.5S04粉裝 入耐磨球磨罐中，再向耐磨球磨罐中加入無水乙醇和Zr(^磨球，以130轉/分鐘的速率球磨 溼混12h，其中，無水乙醇的加入量為TZ3Y20A粉和Ba。.25Sr。.75S04粉總質量的3倍，TZ3Y20A 粉和Ba。^Sr。.^04粉的總質量與Zr(^磨球的質量比為1 : 4 ;二、將球磨溼混後的混合粉 體在9(TC下烘乾後過40目篩，然後將5g篩分後的細粉體裝入直徑為小20mm，高為40mm的 圓柱形內壁鋪有石墨紙的石墨模具中，再對石墨模具進行冷壓處理，保持施加在石墨模具 上的壓強為40MPa，保壓時間為2min ;三、將冷壓處理後的石墨模具放入放電等離子燒結爐進行燒結，石墨模具上施加的壓強與步驟二中冷壓處理所用的壓強相同，燒結溫度1050°C，保溫時間5min，最後隨爐冷卻即得TZ3Y20A/Ba。.5Sr。.5S04複合材料。 本實施方式對製備的氧化物陶瓷/Ba。.5Sr。.5S04複合材料進行摩擦磨損試驗，試驗中採用球盤式幹摩擦，測試結果如圖4所示。如圖4中a所示，TZ3Y20A/Ba。.5Sr。.5S04陶瓷複合材料在室溫下的摩擦係數在0. 10 0. 12間，由圖4中b可知，76(TC高溫下TZ3Y20A/Ba。.5Sr。.5S04陶瓷複合材料的摩擦係數在0. 18 0. 27間，均低於現有氧化物基陶瓷材料的摩擦係數。本實施方式得到的TZ3Y20A/Ba。.5Sr。.5S04陶瓷複合材料在室溫下摩擦磨損率為5. 0804X 10—6mm3/N m，高溫下的磨損率為3. 6114X 10—6mm3/N m，高溫下的磨損率比現有氧化物陶瓷材料降低了 一個數量級。 本實施方式對經76(TC高溫摩擦磨損試驗後的TZ3Y20A/Ba。.5Sr。.5S04陶瓷複合材料進行了表面微觀形貌表徵，如圖5所示。由圖5可見，經76(TC高溫摩擦磨損試驗後的TZ3Y20A/Ba。.5Sr。.5S04陶瓷複合材料的表面仍保持很好的平整度，磨損小，具有很好的耐摩擦磨損性能。
具體實施方式
二十九本實施方式氧化物陶瓷/Ba,SivXS04陶瓷複合材料的製備方法是通過以下步驟實現的 一 、按體積百分比將50 %的TZ3Y20A粉和50 %的Ba。. 75Sr。. 25S04粉裝入耐磨球磨罐中，再向耐磨球磨罐中加入無水乙醇和Zr02磨球，以130轉/分鐘的速率球磨溼混12h，其中，無水乙醇的加入量為TZ3Y20A粉和Ba。.25Sr。.75S04粉總質量的2倍，TZ3Y20A粉和Ba。.25Sr。.75S04粉的總質量與Zr02磨球的質量比為1 : 3 ;二、將球磨溼混後的混合粉體在8(TC下烘乾後過40目篩，然後將5g篩分後的細粉體裝入直徑為小20mm，高為40mm的圓柱形內壁鋪有石墨紙的石墨模具中，再對石墨模具進行冷壓處理，保持施加在石墨模具上的壓強為40MPa，保壓時間為2min ;三、將冷壓處理後的石墨模具放入放電等離子燒結爐進行燒結，石墨模具上施加的壓強與步驟二中冷壓處理所用的壓強相同，燒結溫度105(TC，保溫時間5min，最後隨爐冷卻即得TZ3Y20A/Ba,SivXS04複合材料。
本實施方式對製備的TZ3Y20A/Ba。.75Sr。.25S04複合材料進行摩擦磨損試驗，試驗中採用球盤式幹摩擦，測試結果如圖6所示。如圖6中a所示，TZ3Y20A/Ba。.75Sr。.25S04複合材料在室溫下的摩擦係數在0. 12 0. 14間，由圖6中b可知，76(TC高溫下TZ3Y20A/Ba。.75Sr。.25S04複合材料的摩擦係數在0. 20 0. 28間，均低於現有氧化物陶瓷基材料的摩擦係數。本實施方式得到的TZ3Y20A/Ba。. 75Sr。. 25S04複合材料在室溫下磨損率為2. 15X 10—5mm3/N m，高溫下的磨損率為5. 9949X 10—6mm3/N m，高溫下的磨損率比現有氧化物陶瓷材料降低了 一個數量級。 本實施方式對經760。C高溫摩擦磨損試驗後的TZ3Y20A/Ba。.75Sr。.25S04複合材料進行了表面微觀形貌表徵，如圖7所示。由圖7可見，經76(TC高溫摩擦磨損試驗後的TZ3Y20A/Ba。.75Sr。.25S04複合材料的表面仍保持很好的平整度，磨損小，具有很好的耐摩擦磨損性能。
具體實施方式
三十本實施方式與具體實施方式
二十七、二十八或二十九不同的是步驟一中按體積百分比將50%的氧化鋁陶瓷粉和50X的Ba,Siv^04粉裝入耐磨球磨罐中，得氧化鋁陶瓷/B Siv^04複合材料。其它步驟及參數與具體實施方式
二十七、二十八或二十九相同。 本實施方式得到的氧化鋁陶瓷/B Sr卜XS04複合材料室溫下的摩擦係數為0. 12 0. 13間，76(TC高溫下的摩擦係數在0. 20 0. 27間，均低於現有氧化物陶瓷基材料的摩擦係數。
具體實施方式
三i^一 本實施方式與具體實施方式
二十七、二十八或二十九不同的是步驟一中按體積百分比將50%的氧化鋯增韌氧化鋁陶瓷粉和50X的Ba,Siv^04粉裝入耐磨球磨罐中，得氧化鋯增韌氧化鋁陶瓷/B Siv^04複合材料。其它步驟及參數與具體實施方式
二十七、二十八或二十九相同。 本實施方式得到的氧化鋯增韌氧化鋁陶瓷/BaxSri—XS04複合材料室溫下的摩擦係數為0. 10 0. 13間，76(TC高溫下的摩擦係數在0. 18 0. 27間，均低於現有氧化物陶瓷基材料的摩擦係數。
權利要求
一種氧化物陶瓷/BaxSr1-xSO4複合材料，其特徵在於氧化物陶瓷/BaxSr1-xSO4複合材料是按體積百分比由50～90％氧化物陶瓷相和10～50％的BaxSr1-xSO4相組成，其中，BaxSr1-xSO4中0＜x＜1。
2. 根據權利要求1所述的一種氧化物陶瓷/BaxSivXS04複合材料，其特徵在於氧化物陶瓷/B SivXS04複合材料是按體積百分比由50 60%的氧化物陶瓷相和40 50%的BaxSiv^04相組成。
3. 根據權利要求1或2所述的一種氧化物陶瓷/BaxSivXS04複合材料，其特徵在於氧化物陶瓷為部分穩定氧化鋯及氧化鋁增強氧化鋯，氧化鋁或氧化鋯增韌氧化鋁陶瓷。
4. 根據權利要求3所述的一種氧化物陶瓷/B Siv^04複合材料，其特徵在於BaxSivXS04中0. 25《x《0. 75。
5. 根據權利要求3所述的一種氧化物陶瓷/B Siv^04複合材料，其特徵在於BaxSivXS04中x = 0. 5。
6. 如權利要求1所述的氧化物陶瓷/BaxSivXS04複合材料的製備方法，其特徵在於氧化物陶瓷/B Siv^04複合材料的製備方法是通過以下步驟實現的一、按體積百分比將50 90%的氧化物陶瓷粉和10 50%的BaxSiv^04粉裝入耐磨球磨罐中，再向耐磨球磨罐中加入無水乙醇和Zr(^磨球，以100 150轉/分鐘的速率球磨溼混10 15h，其中，Ba,SivXS04中0 < x < l，無水乙醇的加入量為氧化物陶瓷粉和B SivXS04粉總質量的1 3倍，氧化物陶瓷粉和B SivXS04粉的總質量與Zr02磨球的質量比為1 : 3 4 ;二、將球磨溼混後的混合粉體在80 10(TC下烘乾後過40目篩，然後將過篩後的均勻細粉體裝入內壁鋪有石墨紙的石墨模具，再對石墨模具進行冷壓處理，保持施加在石墨模具上的壓強為30 50MPa，保壓時間為2 5min ;三、將冷壓處理後的石墨模具放入放電等離子燒結爐進行燒結，石墨模具上施加的壓強與步驟二中冷壓處理所用的壓強相同，燒結溫度800 105(TC，保溫時間2 5min，最後隨爐冷卻即得氧化物陶瓷/Ba,SivXS04複合材料。
7. 根據權利要求6所述的氧化物陶瓷/B Siv^04複合材料的製備方法，其特徵在於氧化物陶瓷粉為部分穩定氧化鋯及氧化鋁增強氧化鋯粉，氧化鋁粉或氧化鋯增韌氧化鋁陶瓷粉。
8. 根據權利要求6或7所述的氧化物陶瓷/BaxSivXS04複合材料的製備方法，其特徵在於步驟一中BaxSivXS04中0. 25《x《0. 75。
9. 根據權利要求8所述的氧化物陶瓷/B Siv^04複合材料的製備方法，其特徵在於步驟二中保持施加在石墨模具上的壓強為35 45MPa。
10. 根據權利要求6、7或9所述的氧化物陶瓷/BaxSivXS04複合材料的製備方法，其特徵在於步驟三中燒結溫度為1050°C。
全文摘要
一種氧化物陶瓷/BaxSr1-xSO4陶瓷複合材料及其製備方法，它涉及一種氧化物陶瓷複合材料及其製備方法。本發明解決了現有氧化物陶瓷材料在室溫至760℃廣域溫度下摩擦係數大，760℃高溫下磨損率大，及現有製備工藝燒結溫度高的問題。本發明的陶瓷複合材料由氧化物陶瓷相和BaxSr1-xSO4相組成。本發明方法是球磨溼混，烘乾，過篩；細粉體裝入石墨模具，冷壓處理；放電等離子燒結即得氧化物陶瓷/BaxSr1-xSO4複合材料。本發明的陶瓷複合材料室溫至760℃廣域溫度下摩擦係數均小於0.3，760℃高溫下磨損率在10-6mm3/N·m數量級，本發明的製備工藝燒結溫度低。
文檔編號C04B35/10GK101723650SQ20091007313
公開日2010年6月9日 申請日期2009年11月4日 優先權日2009年11月4日
發明者劉佔國, 周玉, 李玉峰, 梁雪松, 歐陽家虎 申請人:哈爾濱工業大學