本發(fā)明涉及陶瓷無機非金屬材料
技術領域：
，具體涉及一種高強度高韌性陶瓷材料。
背景技術：
：陶瓷材料是用天然或合成化合物經過成形和高溫燒結制成的一類無機非金屬材料，具有高的熔點，且在高溫下具有極好的化學穩(wěn)定性；其導熱性低于金屬材料，還是良好的隔熱材料，當溫度發(fā)生變化時，陶瓷具有良好的尺寸穩(wěn)定性，陶瓷材料在高溫下不易氧化，并對酸、堿、鹽具有良好的抗腐蝕能力，且具有高耐磨性、耐氧化等優(yōu)點，可用作結構材料、刀具材料。在熱和機械性能方面，陶瓷材料有耐高溫、隔熱、耐磨耗等優(yōu)勢；在化學方面有催化、耐腐蝕、吸附等功能；在生物方面，具有一定生物相容性能，可作為生物結構材料等。鑒于陶瓷材料的種種特點，因此研究開發(fā)新型功能陶瓷是材料科學中的一個重要領域。但是，經研究發(fā)現，陶瓷材料的優(yōu)勢特點很多但還是存在一些欠缺，比如抗拉強度較低，塑性和韌性很差，且性脆，易損壞，這限制了陶瓷材料的應用。技術實現要素：針對現有技術不足，本發(fā)明提供一種高強度高韌性陶瓷材料，解決了現有技術中陶瓷材料抗拉強度較低、塑性差、韌性差、且性脆的技術問題。為實現以上目的，本發(fā)明的技術方案通過以下技術方案予以實現：一種高強度高韌性陶瓷材料，所述高強度高韌性陶瓷材料由以下重量份的原料制成：鋯英石20-40份、高嶺土25-45份、纖維材料10-20份、碳化硅3-10份、二氧化鈦3-9份、復合外加劑5-10份、氮化鋁3-10份、碳酸鈣5-10份、增韌劑6-13份、穩(wěn)泡劑4-12份、醋酸鹽6-15份、助溶劑6-12份。優(yōu)選的，所述高強度高韌性陶瓷材料由以下重量份的原料制成：鋯英石25-35份、高嶺土30-40份、纖維材料11-18份、碳化硅5-8份、二氧化鈦4-8份、復合外加劑6-9份、氮化鋁5-9份、碳酸鈣6-8份、增韌劑7-11份、穩(wěn)泡劑6-10份、醋酸鹽8-13份、助溶劑8-11份。優(yōu)選的，所述高強度高韌性陶瓷材料由以下重量份的原料制成：鋯英石30份、高嶺土35份、纖維材料15份、碳化硅7份、二氧化鈦6份、復合外加劑8份、氮化鋁7份、碳酸鈣8份、增韌劑9份、穩(wěn)泡劑8份、醋酸鹽10份、助溶劑9份。優(yōu)選的，所述增韌劑為氧化鋁、氧化鋯、碳化鈦中的一種。優(yōu)選的，所述復合外加劑為硫酸鈉、三乙醇胺、有機硅中的至少一種。優(yōu)選的，所述醋酸鹽為乙酸鈉、乙酸鉀、乙酸銨、乙酸鉛、乙酸鋅中的至少一種。優(yōu)選的，所述助溶劑為碳酸鈉、硝酸鈉、氟硅酸鈉、乙二胺鹽中的至少一種。優(yōu)選的，所述穩(wěn)泡劑為硼酸、氧化鐵、磷酸鈉中的至少一種。優(yōu)選的，所述纖維材料為碳纖維、玻璃纖維、礦渣纖維、莫來石纖維中的一種。本發(fā)明提供一種高強度高韌性陶瓷材料，與現有技術相比優(yōu)點在于：本發(fā)明高強度高韌性陶瓷材料具有良好的抗彎強度和斷裂韌性、抗沖擊性優(yōu)良，且熱穩(wěn)定性能和耐腐蝕性能好，其抗彎強度能夠達到1500-1598Mpa，斷裂韌性能夠達到16.2-17.5Mpa·m1/2，本發(fā)明高強度高韌性陶瓷材料還具有優(yōu)良的耐高溫、抗熱震性能，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(yè)生產中；本發(fā)明原料中加入纖維材料，能夠增強材料的韌性，纖維的引入不僅提高了陶瓷材料的韌性,更重要的是使陶瓷材料的斷裂行為發(fā)生了根本性變化，由原來的脆性斷裂變成了非脆性斷裂；本發(fā)明采用鋯英石、碳化硅、二氧化鈦、氮化鋁、碳酸鈣、增韌劑再配合其他原料，制成高強度高韌性的陶瓷材料，該材料的硬度高，并且有優(yōu)良的韌性，耐磨蝕性強，不易碎，不易產生劃痕。具體實施方式為使本發(fā)明實施例的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面結合本發(fā)明實施例對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。實施例1：本實施例高強度高韌性陶瓷材料由以下重量份的原料制成：鋯英石20份、高嶺土25份、纖維材料10份、碳化硅3份、二氧化鈦3份、復合外加劑5份、氮化鋁3份、碳酸鈣5份、增韌劑6份、穩(wěn)泡劑4份、醋酸鹽6份、助溶劑6份。其中增韌劑為氧化鋁；醋酸鹽為乙酸銨；助溶劑為碳酸鈉，穩(wěn)泡劑為磷酸鈉；纖維材料為碳纖維。實施例2：本實施例高強度高韌性陶瓷材料由以下重量份的原料制成：鋯英石30份、高嶺土35份、纖維材料15份、碳化硅7份、二氧化鈦6份、復合外加劑8份、氮化鋁7份、碳酸鈣8份、增韌劑9份、穩(wěn)泡劑8份、醋酸鹽10份、助溶劑9份。其中增韌劑為碳化鈦；醋酸鹽為乙酸鈉、乙酸鉀、乙酸銨混合而成；助溶劑為氟硅酸鈉，穩(wěn)泡劑為氧化鐵；纖維材料為碳纖維。實施例3：本實施例高強度高韌性陶瓷材料由以下重量份的原料制成：鋯英石40份、高嶺土45份、纖維材料20份、碳化硅10份、二氧化鈦9份、復合外加劑10份、氮化鋁10份、碳酸鈣10份、增韌劑13份、穩(wěn)泡劑12份、醋酸鹽15份、助溶劑12份。其中增韌劑為氧化鋁；醋酸鹽為乙酸鉀；助溶劑為碳酸鈉，穩(wěn)泡劑為硼酸和氧化鐵混合而成；纖維材料為礦渣纖維。實施例4：本實施例高強度高韌性陶瓷材料由以下重量份的原料制成：鋯英石25份、高嶺土30份、纖維材料11份、碳化硅5份、二氧化鈦4份、復合外加劑6份、氮化鋁5份、碳酸鈣6份、增韌劑7份、穩(wěn)泡劑6份、醋酸鹽8份、助溶劑8份。其中增韌劑為碳化鈦；醋酸鹽為乙酸銨；助溶劑為硝酸鈉，穩(wěn)泡劑為氧化鐵；纖維材料為玻璃纖維。實施例5：本實施例高強度高韌性陶瓷材料由以下重量份的原料制成：鋯英石35份、高嶺土40份、纖維材料18份、碳化硅8份、二氧化鈦8份、復合外加劑9份、氮化鋁9份、碳酸鈣8份、增韌劑11份、穩(wěn)泡劑10份、醋酸鹽13份、助溶劑11份。其中增韌劑為氧化鋯；醋酸鹽為乙酸鈉；助溶劑為碳酸鈉，穩(wěn)泡劑為碳酸鈉、硝酸鈉、氟硅酸鈉、乙二胺鹽混合而成；纖維材料為莫來石纖維。將實施例1-實施例5制備的高強度高韌性陶瓷材料和常規(guī)配方制得的陶瓷材料進行性能測試，結構見表1。表1不同樣品材料性能測試結果項目實施例1實施例2實施例3實施例4實施例5對比例抗彎強度/Mpa150015981580156515721203斷裂韌性/Mpa?m1/216.217.516.517.017.114.2由表1可看出，本發(fā)明高強度高韌性陶瓷材料，其抗彎強度能夠達到1500-1598Mpa，斷裂韌性能夠達到16.2-17.5Mpa?m1/2，本發(fā)明高強度高韌性陶瓷材料的抗彎強度和斷裂韌性均優(yōu)于對比例。綜上所述，本發(fā)明原料中加入纖維材料，能夠增強材料的韌性，纖維的引入不僅提高了陶瓷材料的韌性,更重要的是使陶瓷材料的斷裂行為發(fā)生了根本性變化，由原來的脆性斷裂變成了非脆性斷裂；本發(fā)明采用鋯英石、碳化硅、二氧化鈦、氮化鋁、碳酸鈣、增韌劑再配合其他原料，制成高強度高韌性的陶瓷材料，該材料的硬度高，并且有優(yōu)良的韌性，耐磨蝕性強，不易碎，不易產生劃痕。需要說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發(fā)明各實施例技術方案的精神和范圍。當前第1頁1 2 3