高强度钛酸铝陶瓷的制作方法
专利名称：高强度钛酸铝陶瓷的制作方法
技术领域：
本发明属于钛酸铝陶瓷领域，尤其是一种高强度钛酸铝陶瓷。
背景技术：
随着工业的发展，对耐高温、抗热震优良的材料需求越来越迫切。 抗热震性主要取决于材料的热膨胀系数、机械性能、杨氏模量和导热 性。因为热膨胀系数接近于零的材料在温度变化时，其内部产生的热 应力最小。
钛酸铝陶瓷作为一种新型的陶瓷材料，具有接近于零的热膨胀系 数、低的导热系数、高熔点、抗热震性和抗热冲击性能优越等特性， 是目前低膨胀材料中耐高温性能最好的一种。但钛酸铝材料有两大致 命的弱点 一是钛酸铝热膨胀的各向异性造成材料内部出现大量的微 裂纹，使其强度降低。二是在750。C-1280。C的温度范围内，钛酸铝易 分解成氧化铝和二氧化钛，造成材料内部应力集中，使材料的热膨胀 率升高。
要想使钛酸铝陶瓷得到实际应用，首先就必须提高其强度，抑制 其分解。解决这一问题的常用而又行之有效的方法之一就是在钛酸铝 中加入添加剂。添加剂的作用机理可归纳为三点 一是与钛酸铝固溶，
使钛酸铝晶格常熟增大，减弱了钛酸铝晶体热膨胀系数的各向异性程
度，从而晶界裂纹减少，烧结体强度提高；二与钛酸铝形成低共熔物， 以液相烧结机制促进烧结，提高强度；三是在钛酸铝晶界处生成第二 相，从而抑制钛酸铝晶体的生长，达到提高强度的目的。钛酸铝材料 热膨胀系数的变化是关系到它能否作为一种优良的抗热震性、耐高温 材料的关键问题。
因此研究出一种可以有效提高的机械强度，抑制钛酸铝分解，不 会使其恶化热膨胀的钛酸铝陶瓷是非常必要的。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种可以有效的提 高材料的机械强度，抑制钛酸铝分解，不会使其恶化热膨胀高强度钛
酸铝陶瓷。本发明解决其技术问题是通过以下技术方案实现的 --种高强度钛酸铝陶瓷，其特征在于包括钛酸铝(Al2Ti05)
和莫来石(Al203.Si02)，各组分的重量百分比分别为-
钛酸铝30~50; 莫来石50~70。
而且，所述的高强度钛酸铝陶瓷内可含有添加剂。
而且，所述的添加剂为Si02和MgO。
而且，所述的Si02的重量百分比为12~14， MgO的重量百分比 为2~4。
本发明的优点和有益效果为
1. 莫来石的量是影响抑制分解效果的重要因素，随着莫来石量的 增加，抑制分解效果增强。莫来石能有效的抑制钛酸铝的分解的原因 在于添加莫来石之后，在莫来石-钛酸铝晶界上生成了部分固溶体， 细小的莫来石晶粒包围在钛酸铝晶体的周围，从而在烧结过程中由于 热膨胀的差异而产生对钛酸铝晶粒的巨大压应力，起到抑制晶格畸 变、稳定晶格的作用。
2. 高温烧结时，莫来石中的Si02成分扩散到钛酸铝晶格中，也能 抑制钛酸铝的分解。随着莫来石的增加，晶格畸变程度也减小，原有 的Al"和Ti4+的热震动受到限制，束缚力增强，使钛酸铝不易受热畸 变，分解困难而热稳定性提高。
3. 当莫来石含量在30%时，主晶相钛酸铝连成骨架整体，而莫来 石晶体则分布其中，起着钉扎作用，阻止了钛酸铝晶体的发育和长大。 结果导致钛酸铝晶体生长时受到阻挡，晶格畸变程度减小，反映在抗 热分解性上表现为热稳定性的提高。
4. 本发明在钛酸铝陶瓷中加入一定量的莫来石，可以有效的提高 材料的机械强度，抑制钛酸铝分解，不会使其恶化热膨胀，并且具有 优良的耐高温、抗热震性能，因此使钛酸铝陶瓷得到实际应用，使其 能够被广泛应用到工业生产中。
具体实施例方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描 述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。 实施例1
高强度钛酸铝陶瓷，包括钛酸铝(Al2Ti05)和莫来石(A1203. Si02)，各组分的重量百分比分别为钛酸铝30% 莫来石70%
实施例2
高强度钛酸铝陶瓷，包括钛酸铝(Al2TiOs)和莫来石(A1203. Si02)，各组分的重量百分比分别为 钛酸铝40% 莫来石60%
实施例3
高强度钛酸铝陶瓷，包括钛酸铝(Al2Ti05)和莫来石(A1203.
Si02)，各组分的重量百分比分别为 钛酸铝50% 莫来石50%
实施例4
高强度钛酸铝陶瓷，包括钛酸铝(Al2Ti05)和莫来石(A1203. Si02)，高强度钛酸铝陶瓷内含有添加剂，该添加剂为Si02和MgO， 各组分的重量百分比分别为
钛酸铝33%
莫来石53%
Si02: 12% MgO: 2%
实施例5
高强度钛酸铝陶瓷，包括钛酸铝(Al2Ti05)和莫来石(A1203. Si02)，高强度钛酸铝陶瓷内含有添加剂，该添加剂为Si02和MgO， 各组分的重量百分比分别为
钛酸铝30%
莫来石52%
Si02: 14%
MgO: 4%实施例6
高强度钛酸铝陶瓷，包括钛酸铝(Al2Ti05)和莫来石(A1203. Si02)，高强度钛酸铝陶瓷内含有添加剂，该添加剂为Si02和MgO， 各组分的重量百分比分别为
钛酸铝34%
莫来石50%
Si02: 13% MgO: 3%
本实验在钛酸铝陶瓷中加入一定量的莫来石，可以有效的提高材 料的机械强度而不致恶化热膨胀。因此使钛酸铝陶瓷得到实际应用， 使其能够被广泛应用到工业生产中。
权利要求
1. 一种高强度钛酸铝陶瓷，其特征在于包括钛酸铝(Al2TiO5)和莫来石(Al2O3.SiO2)，各组分的重量百分比分别为钛酸铝30～50；莫来石50～70。
2. 根据权利要求1所述的高强度钛酸铝陶瓷，其特征在于所述 的高强度钛酸铝陶瓷内可含有添加剂。
3. 根据权利要求2所述的高强度钛酸铝陶瓷，其特征在于所述的添加剂为Si02和MgO。
4. 根据权利要求3所述的高强度钛酸铝陶瓷，其特征在于所述 的Si02的重量百分比为12~14， MgO的重量百分比为2 4。
全文摘要
本发明属于一种高强度钛酸铝陶瓷，包括钛酸铝(Al<sub>2</sub>TiO<sub>5</sub>)和莫来石(Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>.SiO<sub>2</sub>)，各组分的重量百分比分别为钛酸铝30～50；莫来石50～70。本发明在钛酸铝陶瓷中加入一定量的莫来石，可以有效的提高材料的机械强度，抑制钛酸铝分解，不会使其恶化热膨胀，并且具有优良的耐高温、抗热震性能，因此使钛酸铝陶瓷得到实际应用，使其能够被广泛应用到工业生产中。
文档编号C04B35/462GK101456730SQ20071015090
公开日2009年6月17日 申请日期2007年12月11日 优先权日2007年12月11日
发明者晖 任, 蔚 杨, 王碧君, 宇 白, 白乃丰 申请人:王碧君
技术领域：
本发明属于钛酸铝陶瓷领域，尤其是一种高强度钛酸铝陶瓷。
背景技术：
随着工业的发展，对耐高温、抗热震优良的材料需求越来越迫切。 抗热震性主要取决于材料的热膨胀系数、机械性能、杨氏模量和导热 性。因为热膨胀系数接近于零的材料在温度变化时，其内部产生的热 应力最小。
钛酸铝陶瓷作为一种新型的陶瓷材料，具有接近于零的热膨胀系 数、低的导热系数、高熔点、抗热震性和抗热冲击性能优越等特性， 是目前低膨胀材料中耐高温性能最好的一种。但钛酸铝材料有两大致 命的弱点 一是钛酸铝热膨胀的各向异性造成材料内部出现大量的微 裂纹，使其强度降低。二是在750。C-1280。C的温度范围内，钛酸铝易 分解成氧化铝和二氧化钛，造成材料内部应力集中，使材料的热膨胀 率升高。
要想使钛酸铝陶瓷得到实际应用，首先就必须提高其强度，抑制 其分解。解决这一问题的常用而又行之有效的方法之一就是在钛酸铝 中加入添加剂。添加剂的作用机理可归纳为三点 一是与钛酸铝固溶，
使钛酸铝晶格常熟增大，减弱了钛酸铝晶体热膨胀系数的各向异性程
度，从而晶界裂纹减少，烧结体强度提高；二与钛酸铝形成低共熔物， 以液相烧结机制促进烧结，提高强度；三是在钛酸铝晶界处生成第二 相，从而抑制钛酸铝晶体的生长，达到提高强度的目的。钛酸铝材料 热膨胀系数的变化是关系到它能否作为一种优良的抗热震性、耐高温 材料的关键问题。
因此研究出一种可以有效提高的机械强度，抑制钛酸铝分解，不 会使其恶化热膨胀的钛酸铝陶瓷是非常必要的。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种可以有效的提 高材料的机械强度，抑制钛酸铝分解，不会使其恶化热膨胀高强度钛
酸铝陶瓷。本发明解决其技术问题是通过以下技术方案实现的 --种高强度钛酸铝陶瓷，其特征在于包括钛酸铝(Al2Ti05)
和莫来石(Al203.Si02)，各组分的重量百分比分别为-
钛酸铝30~50; 莫来石50~70。
而且，所述的高强度钛酸铝陶瓷内可含有添加剂。
而且，所述的添加剂为Si02和MgO。
而且，所述的Si02的重量百分比为12~14， MgO的重量百分比 为2~4。
本发明的优点和有益效果为
1. 莫来石的量是影响抑制分解效果的重要因素，随着莫来石量的 增加，抑制分解效果增强。莫来石能有效的抑制钛酸铝的分解的原因 在于添加莫来石之后，在莫来石-钛酸铝晶界上生成了部分固溶体， 细小的莫来石晶粒包围在钛酸铝晶体的周围，从而在烧结过程中由于 热膨胀的差异而产生对钛酸铝晶粒的巨大压应力，起到抑制晶格畸 变、稳定晶格的作用。
2. 高温烧结时，莫来石中的Si02成分扩散到钛酸铝晶格中，也能 抑制钛酸铝的分解。随着莫来石的增加，晶格畸变程度也减小，原有 的Al"和Ti4+的热震动受到限制，束缚力增强，使钛酸铝不易受热畸 变，分解困难而热稳定性提高。
3. 当莫来石含量在30%时，主晶相钛酸铝连成骨架整体，而莫来 石晶体则分布其中，起着钉扎作用，阻止了钛酸铝晶体的发育和长大。 结果导致钛酸铝晶体生长时受到阻挡，晶格畸变程度减小，反映在抗 热分解性上表现为热稳定性的提高。
4. 本发明在钛酸铝陶瓷中加入一定量的莫来石，可以有效的提高 材料的机械强度，抑制钛酸铝分解，不会使其恶化热膨胀，并且具有 优良的耐高温、抗热震性能，因此使钛酸铝陶瓷得到实际应用，使其 能够被广泛应用到工业生产中。
具体实施例方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描 述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。 实施例1
高强度钛酸铝陶瓷，包括钛酸铝(Al2Ti05)和莫来石(A1203. Si02)，各组分的重量百分比分别为钛酸铝30% 莫来石70%
实施例2
高强度钛酸铝陶瓷，包括钛酸铝(Al2TiOs)和莫来石(A1203. Si02)，各组分的重量百分比分别为 钛酸铝40% 莫来石60%
实施例3
高强度钛酸铝陶瓷，包括钛酸铝(Al2Ti05)和莫来石(A1203.
Si02)，各组分的重量百分比分别为 钛酸铝50% 莫来石50%
实施例4
高强度钛酸铝陶瓷，包括钛酸铝(Al2Ti05)和莫来石(A1203. Si02)，高强度钛酸铝陶瓷内含有添加剂，该添加剂为Si02和MgO， 各组分的重量百分比分别为
钛酸铝33%
莫来石53%
Si02: 12% MgO: 2%
实施例5
高强度钛酸铝陶瓷，包括钛酸铝(Al2Ti05)和莫来石(A1203. Si02)，高强度钛酸铝陶瓷内含有添加剂，该添加剂为Si02和MgO， 各组分的重量百分比分别为
钛酸铝30%
莫来石52%
Si02: 14%
MgO: 4%实施例6
高强度钛酸铝陶瓷，包括钛酸铝(Al2Ti05)和莫来石(A1203. Si02)，高强度钛酸铝陶瓷内含有添加剂，该添加剂为Si02和MgO， 各组分的重量百分比分别为
钛酸铝34%
莫来石50%
Si02: 13% MgO: 3%
本实验在钛酸铝陶瓷中加入一定量的莫来石，可以有效的提高材 料的机械强度而不致恶化热膨胀。因此使钛酸铝陶瓷得到实际应用， 使其能够被广泛应用到工业生产中。
权利要求
1. 一种高强度钛酸铝陶瓷，其特征在于包括钛酸铝(Al2TiO5)和莫来石(Al2O3.SiO2)，各组分的重量百分比分别为钛酸铝30～50；莫来石50～70。
2. 根据权利要求1所述的高强度钛酸铝陶瓷，其特征在于所述 的高强度钛酸铝陶瓷内可含有添加剂。
3. 根据权利要求2所述的高强度钛酸铝陶瓷，其特征在于所述的添加剂为Si02和MgO。
4. 根据权利要求3所述的高强度钛酸铝陶瓷，其特征在于所述 的Si02的重量百分比为12~14， MgO的重量百分比为2 4。
全文摘要
本发明属于一种高强度钛酸铝陶瓷，包括钛酸铝(Al<sub>2</sub>TiO<sub>5</sub>)和莫来石(Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>.SiO<sub>2</sub>)，各组分的重量百分比分别为钛酸铝30～50；莫来石50～70。本发明在钛酸铝陶瓷中加入一定量的莫来石，可以有效的提高材料的机械强度，抑制钛酸铝分解，不会使其恶化热膨胀，并且具有优良的耐高温、抗热震性能，因此使钛酸铝陶瓷得到实际应用，使其能够被广泛应用到工业生产中。
文档编号C04B35/462GK101456730SQ20071015090
公开日2009年6月17日 申请日期2007年12月11日 优先权日2007年12月11日
发明者晖 任, 蔚 杨, 王碧君, 宇 白, 白乃丰 申请人:王碧君
最新回复(0)