本發(fā)明涉及陶瓷材料及其應(yīng)用領(lǐng)域，具體地，涉及一種鋯基復(fù)合陶瓷材料及其制備方法與外殼或裝飾品。
背景技術(shù)：
：由于科學(xué)技術(shù)的高度發(fā)展，對陶瓷材料的性能、質(zhì)量以及要求越來越高。氧化鋯陶瓷由于其具有比其他類型陶瓷耐腐蝕性好、硬度高、以及強(qiáng)度高的特點(diǎn)有著廣泛應(yīng)用。然而，在制作大面積外觀件時(shí)，雖然現(xiàn)有的氧化鋯陶瓷的韌性(達(dá)到5-6MPa·m1/2)比其他類型的陶瓷要高一些，但仍然存在不耐摔的缺點(diǎn)。因此，若想采用氧化鋯陶瓷制作外觀件，還需要對氧化鋯陶瓷的抗摔性能進(jìn)一步改良。目前，市面上釔穩(wěn)定的氧化鋯粉體已經(jīng)較為成熟，對于氧化鋯陶瓷的改良通常是建立在釔穩(wěn)定的氧化鋯粉體基礎(chǔ)上。為了改良氧化鋯陶瓷的韌性，常規(guī)的增韌方法包括：促使氧化鋯陶瓷發(fā)生相變，或者在氧化鋯陶瓷中添加第二結(jié)構(gòu)相以增韌等。例如，在中國專利No.02111146.4中公開了一種Mg穩(wěn)定TZP陶瓷。這種陶瓷通過摻雜Mg能夠起到一部分增韌的效果，但是這種效果不明顯。而且根據(jù)這種方法制備出的陶瓷樣品強(qiáng)度偏低，只有590MPa左右，這樣的強(qiáng)度無法制備出大面積的薄片(易斷)。由上述內(nèi)容可知，目前氧化鋯陶瓷的抗摔性能還需要進(jìn)一步改進(jìn)，還需要進(jìn)一步提出一種具有優(yōu)異抗摔性能陶瓷材料，以適應(yīng)于市場需求。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是提供一種鋯基復(fù)合陶瓷材料及其制備方法與外殼或裝飾品，以提供一種抗摔性能較好的鋯基復(fù)合陶瓷。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)方面，提供一種鋯基復(fù)合陶瓷材料，該陶瓷材料含有氧化鋯基體，以及分散在所述氧化鋯基體中的立方結(jié)構(gòu)SrxNbO3穩(wěn)定相，所述立方結(jié)構(gòu)SrxNbO3穩(wěn)定相中0.7≤x≤0.95。根據(jù)本發(fā)明的第二個(gè)方面，提供了一種鋯基復(fù)合陶瓷材料的制備方法，該制備方法包括以下步驟：S1、將氧化鋯粉體、SrCO3粉體和Nb2O5粉體和粘結(jié)劑混合，形成混合漿料，其中所述SrCO3粉體和Nb2O5粉體的摩爾比為2x:1，0.7≤x≤0.95；S2、將所述混合漿料依次進(jìn)行干燥、成型、以及燒結(jié)形成所述鋯基復(fù)合陶瓷材料。根據(jù)本發(fā)明的第三個(gè)方面，提供了一種鋯基復(fù)合陶瓷材料，該鋯基復(fù)合陶瓷材料由本發(fā)明鋯基復(fù)合陶瓷材料的制備方法制備而成。根據(jù)本發(fā)明的第四個(gè)方面，提供了一種外殼或裝飾品，該外殼或裝飾品由上述鋯基復(fù)合陶瓷材料制備而成。本發(fā)明鋯基復(fù)合陶瓷材料通過在氧化鋯基底中分散立方結(jié)構(gòu)SrxNbO3穩(wěn)定相，能夠有效地提高鋯基復(fù)合陶瓷材料的韌性和抗摔性能，使其適用于制備類似于外殼或裝飾品的大面積外觀件。本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的具體實(shí)施方式部分予以詳細(xì)說明。附圖說明附圖是用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與下面的具體實(shí)施方式一起用于解釋本發(fā)明，但并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在附圖中：圖1示出了證明例1所制備的P1的XRD衍射圖譜，以及SrNb6O16(00-045-0228)和Sr2Nb2O7(01-070-0114)的標(biāo)準(zhǔn)卡片；圖2示出了證明例2所制備的P2的XRD衍射圖譜，以及四方相氧化鋯(00-017-0923)、單斜相氧化鋯(01-083-0939)和Sr0.82NbO3(00-009-0079)標(biāo)準(zhǔn)卡片。具體實(shí)施方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的具體實(shí)施方式僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。正如
背景技術(shù)：
部分所指出的目前氧化鋯陶瓷的抗摔性能還需要進(jìn)一步改進(jìn)，為此，本發(fā)明的發(fā)明人針對于氧化鋯陶瓷進(jìn)行了大量的研究，并提出了一種鋯基復(fù)合陶瓷材料。該陶瓷材料含有氧化鋯基體，以及分散在所述氧化鋯基體中(內(nèi)部和表面上)的立方結(jié)構(gòu)SrxNbO3穩(wěn)定相，所述立方結(jié)構(gòu)SrxNbO3穩(wěn)定相中0.7≤x≤0.95。優(yōu)選地，所述立方結(jié)構(gòu)SrxNbO3穩(wěn)定相中0.72≤x≤0.86；更優(yōu)選所述立方結(jié)構(gòu)SrxNbO3穩(wěn)定相的晶格常數(shù)在特別優(yōu)選所述立方結(jié)構(gòu)SrxNbO3穩(wěn)定相為立方結(jié)構(gòu)Sr0.82NbO3穩(wěn)定相(晶格常數(shù)在)、立方結(jié)構(gòu)Sr0.72NbO3穩(wěn)定相(晶格常數(shù)在)或立方結(jié)構(gòu)Sr0.86NbO3穩(wěn)定相(晶格常數(shù)在)。本發(fā)明上述鋯基復(fù)合陶瓷材料通過在氧化鋯基底中(內(nèi)部和表面上)分散立方結(jié)構(gòu)SrxNbO3穩(wěn)定相，能夠有效地提高鋯基復(fù)合陶瓷材料的韌性和抗摔性能，使其適用于制備類似于外殼或裝飾品的大面積外觀件。在本發(fā)明中對于立方結(jié)構(gòu)SrxNbO3穩(wěn)定相的含量并沒有特殊的要求，只要在氧化鋯基體中含有上述立方結(jié)構(gòu)穩(wěn)定相就能夠在一定程度上起到對氧化鋯基復(fù)合陶瓷材料韌性的調(diào)節(jié)作用。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)本領(lǐng)域常規(guī)用于調(diào)整陶瓷材料的韌性的輔料的用量合理地調(diào)節(jié)氧化鋯基體中立方結(jié)構(gòu)SrxNbO3穩(wěn)定相的含量。在本發(fā)明中優(yōu)選地，以氧化鋯的含量為100mol％為基準(zhǔn)，上述鋯基復(fù)合陶瓷材料中含有0.2-8mol％的所述立方結(jié)構(gòu)SrxNbO3穩(wěn)定相。更優(yōu)選地，以氧化鋯的含量為100mol％為基準(zhǔn)，所述鋯基復(fù)合陶瓷材料中含有1-6.1mol％的所述立方結(jié)構(gòu)SrxNbO3。通過將陶瓷材料中的立方結(jié)構(gòu)SrxNbO3穩(wěn)定相的含量限定在上述范圍內(nèi)，有利于更好的提高所制備的鋯基復(fù)合陶瓷材料的韌性和抗摔性能。在制備本發(fā)明上述鋯基復(fù)合陶瓷材料的過程中，所使用的原料包括氧化鋯粉體、SrCO3粉體和Nb2O5粉體。其中優(yōu)選地，所添加的氧化鋯粉體為3mo1％釔穩(wěn)定的四方相氧化鋯粉體，此時(shí)所形成的鋯基復(fù)合陶瓷材料中氧化鋯基體為3mo1％釔穩(wěn)定的氧化鋯基體。所添加的SrCO3粉體和Nb2O5粉體能夠在氧化鋯基體中燒結(jié)形成立方結(jié)構(gòu)SrxNbO3穩(wěn)定相。在本發(fā)明上述鋯基復(fù)合陶瓷材料中，推定原料中SrCO3(碳酸鍶)粉體和Nb2O5(五氧化二鈮)粉體能完全反應(yīng)生成立方結(jié)構(gòu)SrxNbO3穩(wěn)定相，在本發(fā)明中立方結(jié)構(gòu)SrxNbO3穩(wěn)定相的含量是根據(jù)SrCO3(碳酸鍶)粉體和Nb2O5(五氧化二鈮)粉體的投料比計(jì)量換算所得。在本發(fā)明中對于所使用的氧化鋯粉體、SrCO3粉體和Nb2O5粉體的粒徑等因素并沒有特殊要求，可以參照本領(lǐng)域制備陶瓷材料時(shí)的對于原料粒徑的常規(guī)選擇。例如所添加的氧化鋯粉體的粒徑D50可以為0.1-1μm；優(yōu)選為0.5-0.8μm；所添加的SrCO3粉體和Nb2O5粉體的粒徑為0.2-5μm。其中粒徑D50為體積平均粒徑，其是通過將待測粉體分散在水中，然后超聲震蕩30分鐘，用激光粒度儀進(jìn)行粒度測試獲得。在制備本發(fā)明上述鋯基復(fù)合陶瓷材料的過程中，根據(jù)消費(fèi)者的需求，還可以在鋯基復(fù)合陶瓷材料中引入致色粉體以形成具有特定顏色的陶瓷材料，例如，添加ErAlO3粉體(添加量為氧化鋯添加量的0.8-5mol％)以形成粉色陶瓷材料；添加LaFeO3粉體(添加量為氧化鋯添加量的0.5～9mol％)和所述LaCrO3粉體(添加量為氧化鋯添加量的0.21-3.86mol％)以形成咖啡色陶瓷材料；添加ErAlO3粉體(添加量為氧化鋯添加量的0.5～9mol％)和FeAlO3粉體(添加量為氧化鋯添加量的0.056-1mol％)以形成杏色陶瓷材料；添加CoFe2O4粉體(添加量為氧化鋯添加量的0.8-5mol％)以形成黑色陶瓷材料；添加La0.8Sr0.2MnO3粉體(添加量為氧化鋯添加量的0.8-5mol％)以形成黑色、特別是黑灰色陶瓷材料；添加SrAl12O19粉體(添加量為氧化鋯添加量的0.17-0.75mol％)與立方結(jié)構(gòu)SrxNbO3穩(wěn)定相配合以形成白色、特別是冷白色陶瓷材料，添加Ca10(PO4)6(OH)2粉體(添加量為氧化鋯添加量的0.05～1mol％)和SrAl12O19粉體(添加量為氧化鋯添加量的0.13-0.83mol％)以形成白色、特別是乳白色陶瓷材料。優(yōu)選所添加的致色粉體的粒徑D50為0.1-2μm，優(yōu)選為0.2-0.7μm。本發(fā)明上述鋯基復(fù)合陶瓷材料可以通過將氧化鋯粉體、以及具有立方結(jié)構(gòu)SrxNbO3穩(wěn)定相的物質(zhì)粉體混合后，經(jīng)干燥、成型、燒結(jié)處理制得，其制備方法可以參照本領(lǐng)域的常規(guī)工藝方法，只要所形成的陶瓷材料中含有立方結(jié)構(gòu)SrxNbO3穩(wěn)定相即可。然而，由于現(xiàn)有的具有立方結(jié)構(gòu)SrxNbO3穩(wěn)定相(特別是立方結(jié)構(gòu)Sr0.82NbO3穩(wěn)定相、立方結(jié)構(gòu)Sr0.72NbO3穩(wěn)定相、立方結(jié)構(gòu)Sr0.86NbO3穩(wěn)定相)的物質(zhì)粉體的價(jià)格相對昂貴，使其并不利于上述鋯基復(fù)合陶瓷材料的廣泛應(yīng)用。為此，本發(fā)明的發(fā)明人采用了價(jià)格相對低廉的SrCO3粉體和Nb2O5粉體按比例在氧化鋯粉體中燒結(jié)以形成所需立方結(jié)構(gòu)SrxNbO3穩(wěn)定相。在本發(fā)明中進(jìn)一步提供了一種鋯基復(fù)合陶瓷材料的制備方法。該制備方法包括以下步驟，其中所述SrCO3粉體和Nb2O5粉體的摩爾比為2x:1，0.7≤x≤0.95：S1、將氧化鋯粉體、SrCO3粉體和Nb2O5粉體和粘結(jié)劑混合，形成混合漿料；S2、將所述混合漿料依次進(jìn)行干燥、成型、以及燒結(jié)形成所述鋯基復(fù)合陶瓷材料。本發(fā)明上述所提供的這種方法，通過添加SrCO3粉體和Nb2O5粉體(兩者具有與燒結(jié)助劑相似的作用)，可以在相同條件下相對降低鋯基復(fù)合陶瓷材料的燒結(jié)溫度，促使所獲得的陶瓷材料結(jié)構(gòu)更為致密。同時(shí)，SrCO3粉體和Nb2O5粉體通過混和燒結(jié)形成的立方結(jié)構(gòu)SrxNbO3穩(wěn)定相能夠有效地提高鋯基復(fù)合陶瓷材料的韌性和抗摔性能，使其適用于制備類似于外殼或裝飾品的大面積外觀件。在本發(fā)明上述制備方法的S1中，對于各種原料的混合方法并沒有特殊要求，參照本領(lǐng)域常規(guī)混料方法即可。在本發(fā)明中優(yōu)選地，所述S1形成混合漿料的步驟包括：S11、將氧化鋯粉體、SrCO3粉體和Nb2O5粉體混合研磨(優(yōu)選為球磨)，形成預(yù)混體；S12、將所述預(yù)混體與粘結(jié)劑混合研磨(優(yōu)選為球磨)，形成所述混合漿料。通過這樣的方式進(jìn)行混料，所形成噴霧漿料中各原料分散的更為均勻，進(jìn)而有利于獲得韌性和抗摔性能更好的鋯基復(fù)合陶瓷材料。在本發(fā)明上述制備方法的S1中，對于氧化鋯粉體和SrCO3粉體和Nb2O5粉體的用量比例并沒有特殊要求，只要在所制備的鋯基復(fù)合陶瓷材料中含有立方結(jié)構(gòu)SrxNbO3穩(wěn)定相即可在一定程度上實(shí)現(xiàn)本發(fā)明增加鋯基復(fù)合陶瓷材料抗摔性能的目的。然而，為了優(yōu)化所制備的鋯基復(fù)合陶瓷材料的韌性，在本發(fā)明中上述制備方法的S1中，氧化鋯粉體和SrCO3粉體的摩爾比為100:(0.2-8)x，優(yōu)選為100：(1-6.1)x。將氧化鋯粉體和SrCO3粉體的摩爾比控制在上述范圍內(nèi)以使得所制備的鋯基復(fù)合陶瓷材料中，以氧化鋯的含量為100mol％為基準(zhǔn)，含有0.2-8mol％的所述立方結(jié)構(gòu)SrxNbO3穩(wěn)定相，優(yōu)選地，含有1-6.1mol％的所述立方結(jié)構(gòu)SrxNbO3，進(jìn)而更好的提高所制備的鋯基復(fù)合陶瓷材料的韌性和抗摔性能。優(yōu)選地，所述S1中，所述SrCO3粉體和Nb2O5粉體的摩爾比為2x:1，0.72≤x≤0.86；優(yōu)選地，所述SrCO3粉體和Nb2O5粉體通過燒結(jié)在所述鋯基復(fù)合陶瓷材料形成晶格常數(shù)為的立方結(jié)構(gòu)SrxNbO3穩(wěn)定相；優(yōu)選地，所述x為0.72以在本發(fā)明鋯基符合陶瓷材料中形成立方結(jié)構(gòu)Sr0.72NbO3穩(wěn)定相，所述x為0.82以在本發(fā)明鋯基符合陶瓷材料中形成立方結(jié)構(gòu)Sr0.82NbO3穩(wěn)定相，或者所述x為0.86以在本發(fā)明鋯基符合陶瓷材料中形成立方結(jié)構(gòu)Sr0.86NbO3穩(wěn)定相。優(yōu)選氧化鋯粉體和SrCO3粉體的用量比為使得所制備的鋯基復(fù)合陶瓷材料中立方結(jié)構(gòu)SrxNbO3穩(wěn)定相的含量為氧化鋯含量的0.2-8mol％，優(yōu)選為1-6mol％，且所述SrCO3粉體和Nb2O5粉體按立方結(jié)構(gòu)SrxNbO3穩(wěn)定相中元素摩爾計(jì)量比投料。在本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式中，上述方法所制備的鋯基復(fù)合陶瓷材料中含有立方結(jié)構(gòu)Sr0.82NbO3穩(wěn)定相，此時(shí)上述制備方法的S1中，氧化鋯粉體和SrCO3粉體的摩爾比為100：(0.164-6.56)，優(yōu)選為100：(0.82-5)，而SrCO3粉體和Nb2O5粉體的投料摩爾比為1.64:1。在本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式中，上述方法所制備的鋯基復(fù)合陶瓷材料中含有立方結(jié)構(gòu)Sr0.72NbO3穩(wěn)定相，此時(shí)上述制備方法的S1中，氧化鋯粉體和SrCO3粉體的摩爾比為100：(0.15-5.8)，優(yōu)選為100：(0.72-4.4)，而SrCO3粉體和Nb2O5粉體的投料摩爾比為1.44:1。在本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式中，上述方法所制備的鋯基復(fù)合陶瓷材料中含有立方結(jié)構(gòu)Sr0.86NbO3穩(wěn)定相，此時(shí)上述制備方法的S1中，氧化鋯粉體和SrCO3粉體的摩爾比為100：(0.17-6.9)，優(yōu)選為100：(0.86-5.15)，而SrCO3粉體和Nb2O5粉體的投料摩爾比為1.72:1。在本發(fā)明上述制備方法的S1中，對于粘結(jié)劑的類型和用量均沒有特殊要求，可以參照本領(lǐng)域的常規(guī)方法進(jìn)行選擇原料及選擇用量，例如可以選擇的粘結(jié)劑包括但不限于PVA或者聚乙二醇4000，粘結(jié)劑的用量為氧化鋯粉體總重量的0.2-2wt％。在本發(fā)明上述制備方法的S2中，對于干燥的工藝條件并沒有特殊要求，參照本領(lǐng)域常規(guī)工藝方法即可。優(yōu)選采用噴霧干燥方法，且所述噴霧干燥的條件包括：進(jìn)風(fēng)溫度為220-260℃，出風(fēng)溫度為100-125℃，離心轉(zhuǎn)速為10-20rpm。在本發(fā)明上述制備方法的S2中，對于成型的工藝并沒有特殊要求，可以采用干壓成型、等靜壓成型、注射成型、熱壓鑄成型等傳統(tǒng)成型方式。在本發(fā)明優(yōu)選采用干壓成型，優(yōu)選所述干壓成型的條件包括：采用噸位為150-200的壓機(jī)，在干壓壓力為6-12Mpa條件下成型20-60s。在本發(fā)明上述制備方法的S2中，對于燒結(jié)的工藝并沒有特殊要求，燒結(jié)采用普通的馬弗爐空氣常壓燒結(jié)即可。優(yōu)選地，所述燒結(jié)的步驟包括，將成型所得的預(yù)制件在1350-1500℃，優(yōu)選1390-1480℃，更優(yōu)選1430-1470℃下燒結(jié)1-2h。在本發(fā)明所提供的上述制備方法中，還可以根據(jù)制備要求或者使用要求添加其他輔料，例如可以根據(jù)市場要求，適當(dāng)?shù)奶砑酉鄳?yīng)的色料以獲取相應(yīng)顏色的陶瓷材料。此時(shí)，可以根據(jù)所添加的輔料適當(dāng)?shù)恼{(diào)整本發(fā)明制備方法的燒結(jié)溫度，對于這一內(nèi)容可以參照本領(lǐng)域所常規(guī)方法，在此不再贅述。更優(yōu)選地，所述S3中燒結(jié)步驟包括，將所述成型所得的預(yù)制件從室溫經(jīng)350-450min升至550-650℃后保溫1.5-2.5h，再經(jīng)250-350min升至1100-1200℃后保溫1.5-2.5h，再經(jīng)120-180min升至1250-1350℃后保溫1.5-2.5h，再經(jīng)30-60min升至1430-1470℃后保溫1-2h，然后經(jīng)過120-180min分鐘降至900℃，最后自然冷卻至室溫。在本發(fā)明上述制備方法中，對于S1中研磨過程中并沒有特殊要求，只要能夠?qū)崿F(xiàn)原料的充分混合即可，優(yōu)選地，所述研磨的方式為球磨，在球磨過程中，使用具有氧化鋯陶瓷內(nèi)襯的球磨罐，以及氧化鋯研磨球。在本發(fā)明上述制備方法中，球磨步驟通常需要添加球磨溶液，在本發(fā)明中可以采用的球磨溶液包括但不限于用水和/或C1-C5醇，優(yōu)選地，所述球磨溶液為水和/或C1-C5的一元醇。C1-C5的一元醇可以為甲醇、乙醇、正丙醇、2-丙醇、正丁醇、2-丁醇、2-甲基-1-丙醇、2-甲基-2-丙醇、正戊醇、2-甲基-1-丁醇、3-甲基-1-丁醇、2-甲基-2-丁醇、3-甲基-2-丁醇和2,2-二甲基-1-丙醇中的一種或多種。更優(yōu)選地，所述球磨溶液為水和/或乙醇。同時(shí)，在本發(fā)明中還提供了一種鋯基復(fù)合陶瓷材料，該鋯基復(fù)合陶瓷材料由上述鋯基復(fù)合陶瓷材料的制備方法制備而成。所述陶瓷材料含有氧化鋯基體，以及分散在所述氧化鋯基體中的立方結(jié)構(gòu)SrxNbO3穩(wěn)定相，所述立方結(jié)構(gòu)SrxNbO3穩(wěn)定相中0.7≤x≤0.95。優(yōu)選地，所述立方結(jié)構(gòu)SrxNbO3穩(wěn)定相中0.72≤x≤0.86，優(yōu)選地，所述立方結(jié)構(gòu)SrxNbO3穩(wěn)定相的晶格常數(shù)在優(yōu)選地，所述立方結(jié)構(gòu)SrxNbO3穩(wěn)定相為立方結(jié)構(gòu)Sr0.82NbO3穩(wěn)定相、立方結(jié)構(gòu)Sr0.72NbO3穩(wěn)定相或立方結(jié)構(gòu)Sr0.86NbO3穩(wěn)定相。優(yōu)選地，以氧化鋯的含量為100mol％為基準(zhǔn)，所述鋯基復(fù)合陶瓷材料中含有0.2-8mol％的所述立方結(jié)構(gòu)SrxNbO3穩(wěn)定相，更優(yōu)選所述鋯基復(fù)合陶瓷材料中含有1-6mol％的所述立方結(jié)構(gòu)SrxNbO3穩(wěn)定相。在本發(fā)明上述鋯基復(fù)合陶瓷材料的制備方法中，推定原料中SrCO3(碳酸鍶)粉體和Nb2O5(五氧化二鈮)粉體完全反應(yīng)生成立方結(jié)構(gòu)Sr0.82NbO3穩(wěn)定相，故而，所制備的鋯基復(fù)合陶瓷材料中立方結(jié)構(gòu)Sr0.82NbO3穩(wěn)定相的含量是根據(jù)SrCO3(碳酸鍶)粉體和Nb2O5(五氧化二鈮)粉體的投料比計(jì)量換算所得。另外，在本發(fā)明中還提供了一種外殼或裝飾品，所述外殼或裝飾品由上述鋯基復(fù)合陶瓷材料制備而成。上述外殼或裝飾品通過采用本發(fā)明鋯基復(fù)合陶瓷材料制備而成，能夠具有相對較好的韌性和抗摔性能。以下將結(jié)合具體實(shí)施例及對比例以進(jìn)一步詳細(xì)描述本發(fā)明鋯基復(fù)合陶瓷材料及其制備方法，并說明本發(fā)明鋯基復(fù)合陶瓷材料及其制備方法的有益效果。一、如下實(shí)施例和對比例中的原料說明(1)氧化鋯粉體：商購自東方鋯業(yè)公司OZ-3Y-7型號(hào)的產(chǎn)品(粒度D50為0.7μm)，為3mo1％釔穩(wěn)定的四方相氧化鋯粉體；(2)SrCO3粉體：商購自公司上海典揚(yáng)實(shí)業(yè)(粒度D50為1μm)，純度為99％；(3)Nb2O5粉體：商購自揚(yáng)州三和公司(粒度D50為1μm)，純度為99.5％；(4)粘結(jié)劑：商購自可樂麗公司的聚乙二醇4000，以及商購自可樂麗公司的PVA217。二、證明例在如下證明例1和2所涉及的X射線衍射相分析中：測試儀器：X射線衍射相分析儀。測試條件：采用CuKa輻射，測試管壓為40KV，管流為20mA，掃描模式為theta/2theta(θ/2θ)；掃描方式為continue；掃描范圍：10-80°，步進(jìn)角度為0.04°。證明例1用于證明Nb2O5粉體與SrCO3粉體按摩爾比1:1.64在空氣中燒結(jié)無法生成立方結(jié)構(gòu)Sr0.82NbO3穩(wěn)定相。原料：SrCO3粉體與Nb2O5粉體，兩者的摩爾比為1.64:1。制備方法：S1、將SrCO3粉體和Nb2O5粉體在球磨罐中加酒精球磨8小時(shí)形成混合物，烘干后待用；S2、將干燥的所述混合物從室溫經(jīng)400min升至600℃后保溫2h，再經(jīng)300min升至1150℃后保溫2h，再經(jīng)150min升至1300℃后保溫2h，再經(jīng)50min升至1450℃后保溫1.5h，然后經(jīng)過150min分鐘降至900℃，最后自然冷卻至室溫，形成燒結(jié)物，記為P1。X射線衍射相分析結(jié)果：如圖1所示，在圖1示出了證明例1所制備的P1的XRD衍射圖譜，以及SrNb6O16(00-045-0228)和Sr2Nb2O7(01-070-0114)的標(biāo)準(zhǔn)卡片。由圖1中可以看出，上述證明例1所制備的燒結(jié)物P1中主要含有SrNb6O16相和Sr2Nb2O7相，其中并不含有立方結(jié)構(gòu)Sr0.82NbO3穩(wěn)定相，由此可見，將Nb2O5粉體與SrCO3粉體按摩爾比1:1.64在空氣中燒結(jié)無法生產(chǎn)立方結(jié)構(gòu)Sr0.82NbO3穩(wěn)定相。證明例2用于證明Nb2O5粉體與SrCO3粉體按摩爾比1:1.64在氧化鋯基體中燒結(jié)能夠生成立方結(jié)構(gòu)Sr0.82NbO3穩(wěn)定相。原料：氧化鋯，用量為200g；Nb2O5粉體，用量為氧化鋯總摩爾量的25mol％，SrCO3粉體，其與Nb2O5粉體的摩爾比為1.64:1。制備方法：S1、先將氧化鋯粉體、SrCO3粉體和Nb2O5粉體在球磨罐中加酒精球磨8小時(shí)形成混合物，烘干后待用；S2、將干燥的所述混合物從室溫經(jīng)400min升至600℃后保溫2h，再經(jīng)300min升至1150℃后保溫2h，再經(jīng)150min升至1300℃后保溫2h，再經(jīng)50min升至1450℃后保溫1.5h，然后經(jīng)過150min分鐘降至900℃，最后自然冷卻至室溫，形成燒結(jié)物，記為P2。X射線衍射相分析結(jié)果：如圖2所示，在圖2中示出了證明例2所制備的燒結(jié)物P2的XRD衍射圖譜，以及四方相氧化鋯(00-017-0923)、單斜相氧化鋯(01-083-0939)和Sr0.82NbO3(00-009-0079)的標(biāo)準(zhǔn)卡片，由圖2中對比可以看出，上述證明例2所制備的燒結(jié)物P2中含有四方相氧化鋯、單斜相氧化鋯和立方結(jié)構(gòu)Sr0.82NbO3穩(wěn)定相，由此可見，將Nb2O5粉體與SrCO3粉體按摩爾比1:1.64在氧化鋯基體中燒結(jié)能夠生產(chǎn)立方結(jié)構(gòu)Sr0.82NbO3穩(wěn)定相?？偨Y(jié)：由上述證明例1和2的X射線衍射相分析結(jié)果可知，立方結(jié)構(gòu)Sr0.82NbO3穩(wěn)定相的制備存在一定的客觀條件要求，并非是在任意條件下將Nb2O5粉體與SrCO3粉體按摩爾比1:1.64混合均能夠得到立方結(jié)構(gòu)Sr0.82NbO3穩(wěn)定相。在本發(fā)明中發(fā)明人在偶然的機(jī)會(huì)下發(fā)現(xiàn)，將Nb2O5粉體與SrCO3粉體按摩爾比1:1.64混合在氧化鋯基體中燒結(jié)能夠生產(chǎn)立方結(jié)構(gòu)Sr0.82NbO3穩(wěn)定相，而正是基于這一發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明的發(fā)明人提供了本發(fā)明鋯基復(fù)合陶瓷材料及其制備方法。此外，本發(fā)明為了節(jié)省篇幅，并未提供所制備的立方結(jié)構(gòu)Sr0.72NbO3穩(wěn)定相和立方結(jié)構(gòu)Sr0.86NbO3穩(wěn)定相的XRD圖譜。但是，需要說明的是，立方結(jié)構(gòu)Sr0.72NbO3穩(wěn)定相和立方結(jié)構(gòu)Sr0.86NbO3穩(wěn)定相與上述立方結(jié)構(gòu)Sr0.82NbO3穩(wěn)定相的制備情況相似，同樣的通過按比例混合在氧化鋯基體中進(jìn)行燒結(jié)能夠獲得。實(shí)施例1至6用于說明本申請鋯基復(fù)合陶瓷材料及其制備方法，其中所述陶瓷材料含有氧化鋯基體，以及分散在所述氧化鋯基體中的立方結(jié)構(gòu)Sr0.82NbO3穩(wěn)定相。實(shí)施例1用于說明本申請鋯基復(fù)合陶瓷材料及其制備方法原料：氧化鋯，用量為200g；SrCO3粉體，用量為氧化鋯總摩爾量的1.5mol％；Nb2O5粉體，其摩爾用量與SrCO3粉體摩爾用量的比值為1:1.64；聚乙二醇4000，用量為氧化鋯重量的0.5wt％；PVA，用量為氧化鋯重量的0.5wt％。制備方法：S1、先將氧化鋯粉體、SrCO3粉體和Nb2O5粉體在球磨罐中加酒精球磨8小時(shí)形成預(yù)混體；在預(yù)混體中加入粘結(jié)劑聚乙二醇4000和PVA球磨半小時(shí)，形成噴霧用漿料；S2、將噴霧用漿料送入噴霧塔在進(jìn)風(fēng)溫度為250℃，出風(fēng)溫度為110℃，離心轉(zhuǎn)速為15rpm條件下進(jìn)行噴霧干燥形成用來干壓的球形粉體；將用來干壓的球形粉體加入到干壓機(jī)(噸位180噸的壓機(jī)使用8MPa的油壓壓強(qiáng))中，干壓30s形成預(yù)制件；將所述預(yù)制件從室溫經(jīng)400min升至600℃后保溫2h，再經(jīng)300min升至1150℃后保溫2h，再經(jīng)150min升至1300℃后保溫2h，再經(jīng)50min升至1450℃后保溫1.5h，然后經(jīng)過150min分鐘降至900℃，最后自然冷卻至室溫，形成鋯基復(fù)合陶瓷材料；根據(jù)原料的投料計(jì)量比推定，以氧化鋯的含量為100mol％為基準(zhǔn)，所形成的鋯基復(fù)合陶瓷材料中含有約1.83mol％的立方結(jié)構(gòu)Sr0.82NbO3穩(wěn)定相(晶格常數(shù)在)。S3、將所述鋯基復(fù)合陶瓷材料打磨拋光并激光切割制成長寬厚為135mm×65mm×0.7mm的樣板，記為S1。實(shí)施例2-6用于說明本申請鋯基復(fù)合陶瓷材料及其制備方法。原料：參照實(shí)施例1中原料，區(qū)別在于：SrCO3粉體的用量為氧化鋯總摩爾量的Xmol％；Nb2O5粉體的摩爾用量與SrCO3粉體摩爾用量的比值為1:1.64，其中X如下表所示：實(shí)施例23456X0.8250.26.567.38制備方法：同實(shí)施例1。根據(jù)原料的投料計(jì)量比推定，以氧化鋯的含量為100mol％為基準(zhǔn)，所形成的鋯基復(fù)合陶瓷材料中含有Ymol％的立方結(jié)構(gòu)Sr0.82NbO3穩(wěn)定相，其中Y如下表所示：實(shí)施例23456Y16.10.2489將所述鋯基復(fù)合陶瓷材料打磨拋光并激光切割制成長寬厚為135mm×65mm×0.7mm的樣板，記為S2-S6。實(shí)施例7至12用于說明本申請鋯基復(fù)合陶瓷材料及其制備方法，其中所述陶瓷材料含有氧化鋯基體，以及分散在所述氧化鋯基體中的立方結(jié)構(gòu)Sr0.72NbO3穩(wěn)定相。實(shí)施例7用于說明本申請鋯基復(fù)合陶瓷材料及其制備方法原料：參照實(shí)施例1，區(qū)別在于：Nb2O5粉體與SrCO3粉體摩爾用量的比值為1:1.44。制備方法：同實(shí)施例1。根據(jù)原料的投料計(jì)量比推定，以氧化鋯的含量為100mol％為基準(zhǔn)，所形成的鋯基復(fù)合陶瓷材料中含有2.08mol％的立方結(jié)構(gòu)Sr0.72NbO3穩(wěn)定相(晶格常數(shù)在)。將所述鋯基復(fù)合陶瓷材料打磨拋光并激光切割制成長寬厚為135mm×65mm×0.7mm的樣板，記為S7。實(shí)施例8-12用于說明本申請鋯基復(fù)合陶瓷材料及其制備方法。原料：參照實(shí)施例1中原料，區(qū)別在于：SrCO3粉體的用量為氧化鋯總摩爾量的Xmol％；Nb2O5粉體的摩爾用量與SrCO3粉體摩爾用量的比值為1:1.44，其中X如下表所示：實(shí)施例89101112X0.724.40.155.86.5制備方法：同實(shí)施例1。根據(jù)原料的投料計(jì)量比推定，以氧化鋯的含量為100mol％為基準(zhǔn)，所形成的鋯基復(fù)合陶瓷材料中含有Ymol％的立方結(jié)構(gòu)Sr0.82NbO3穩(wěn)定相，其中Y如下表所示：實(shí)施例89101112Y16.10.218.059.03將所述鋯基復(fù)合陶瓷材料打磨拋光并激光切割制成長寬厚為135mm×65mm×0.7mm的樣板，記為S8-S12。實(shí)施例13至18用于說明本申請鋯基復(fù)合陶瓷材料及其制備方法，其中所述陶瓷材料含有氧化鋯基體，以及分散在所述氧化鋯基體中的立方結(jié)構(gòu)Sr0.86NbO3穩(wěn)定相。實(shí)施例13用于說明本申請鋯基復(fù)合陶瓷材料及其制備方法原料：參照實(shí)施例1，區(qū)別在于：Nb2O5粉體與SrCO3粉體摩爾用量的比值為1:1.72制備方法：同實(shí)施例1。根據(jù)原料的投料計(jì)量比推定，以氧化鋯的含量為100mol％為基準(zhǔn)，所形成的鋯基復(fù)合陶瓷材料中含有1.74mol％的立方結(jié)構(gòu)Sr0.86NbO3穩(wěn)定相(晶格常數(shù)在)。將所述鋯基復(fù)合陶瓷材料打磨拋光并激光切割制成長寬厚為135mm×65mm×0.7mm的樣板，記為S13。實(shí)施例14-18用于說明本申請鋯基復(fù)合陶瓷材料及其制備方法。原料：參照實(shí)施例1中原料，區(qū)別在于：SrCO3粉體的用量為氧化鋯總摩爾量的Xmol％；Nb2O5粉體的摩爾用量與SrCO3粉體摩爾用量的比值為1:1.64，其中X如下表所示：實(shí)施例1415161718X0.865.10.26.98制備方法：同實(shí)施例1。根據(jù)原料的投料計(jì)量比推定，以氧化鋯的含量為100mol％為基準(zhǔn)，所形成的鋯基復(fù)合陶瓷材料中含有Ymol％的立方結(jié)構(gòu)Sr0.86NbO3穩(wěn)定相，其中Y如下表所示：實(shí)施例1415161718Y15.90.2389.3將所述鋯基復(fù)合陶瓷材料打磨拋光并激光切割制成長寬厚為135mm×65mm×0.7mm的樣板，記為S14-S18。對比例1：用于對比說明本申請鋯基復(fù)合陶瓷材料及其制備方法(1)原料：氧化鋯200g，聚乙二醇4000，用量為氧化鋯重量的0.5wt％；PVA，用量為氧化鋯重量的0.5wt％；(2)陶瓷材料的制備方法包括以下步驟：S1、將氧化鋯粉體與粘結(jié)劑聚乙二醇4000和PVA球磨半小時(shí)，形成噴霧用漿料；S2、將噴霧用漿料送入噴霧塔在進(jìn)風(fēng)溫度為250℃，出風(fēng)溫度為110℃，離心轉(zhuǎn)速為15rpm條件下進(jìn)行噴霧干燥形成用來干壓的球形粉體；將用來干壓的球形粉體加入到干壓機(jī)(噸位180噸的壓機(jī)使用8MPa的油壓壓強(qiáng))中，干壓30s形成預(yù)制件；將所述預(yù)制件升溫至1480℃燒結(jié)2小時(shí)，冷卻至室溫，形成鋯基陶瓷材料。將鋯基陶瓷材料打磨拋光并激光切割制成長寬厚為135mm×65mm×0.7mm的樣板，記為D1。對比例2用于對比說明本發(fā)明鋯基復(fù)合陶瓷材料及其制備方法(參照中國專利No.02111146.4中實(shí)施例1)將0.5vol％的超細(xì)YAS燒結(jié)助劑與(Mg，Y)-TZP粉體((14mol％)MgO-(1.5mol％)Y2O3-(余量)ZrO2)機(jī)械球磨12小時(shí)左右烘干，再加入3％濃度PVA為粘結(jié)劑造粒后在60MPa下干壓成型，并在200MPa下等靜壓獲得素坯。隨后將素坯置于硅鉬棒爐中以2℃/分鐘的升溫速度升到1400℃保溫2小時(shí)，隨爐冷卻。將燒結(jié)體打磨拋光并激光切割制成長寬厚為135mm×65mm×0.7mm的樣板，記為D2。對比例3用于對比說明本發(fā)明鋯基復(fù)合陶瓷材料及其制備方法(1)原料：氧化鋯，用量為200g；Sr2Nb2O7粉體，用量為氧化鋯總摩爾量的1.83mol％；聚乙二醇4000，用量為氧化鋯重量的0.5wt％；PVA，用量為氧化鋯重量的0.5wt％；其中，Sr2Nb2O7粉體通過將SrCO3粉體和Nb2O5粉體按摩爾比2:1球磨混合，烘干，在1200℃下保溫?zé)Y(jié)1.5h，然后球磨粉碎至D50為0.5μm粉體獲得；(2)陶瓷材料的制備方法：參照對比例1，區(qū)別在于：S1、先將氧化鋯粉體、Sr2Nb2O7粉體在球磨罐中加酒精球磨8小時(shí)形成預(yù)混體；在預(yù)混體中加入粘結(jié)劑聚乙二醇4000和PVA球磨半小時(shí)，形成噴霧用漿料；將鋯基陶瓷材料打磨拋光并激光切割制成長寬厚為135mm×65mm×0.7mm的樣板，記為D3。三、測試：將實(shí)施例1-18以及對比例1-3所制備的長寬厚為135mm×65mm×0.7mm的樣板進(jìn)行性能測試，以說明本發(fā)明鋯基復(fù)合陶瓷材料及其制備方法的有益效果。(一)、測試項(xiàng)目及方法(1)韌性測試：采用GB/T23806精密陶瓷斷裂韌性測試方法即單邊切口梁法進(jìn)行測量。(2)抗摔測試：取實(shí)施例1-18以及對比例1-3中所制備的長寬厚為135mm×65mm×0.7mm的樣板在1.3m的高處以自由落體的下落方式與地面進(jìn)行大面垂直接觸，每樣產(chǎn)品取樣品10個(gè)，取抗摔次數(shù)平均值。(3)拋光效果：通過肉眼觀測實(shí)施例1-18以及對比例1-3中所制備的長寬厚為135mm×65mm×0.7mm的樣板表面是否存在缺陷。(二)、測試結(jié)果：如表1所示。表1由表1中數(shù)據(jù)可知，根據(jù)本發(fā)明鋯基復(fù)合陶瓷材料的制備方法所制備的樣板S1-S18的韌性明顯優(yōu)于對比例1和對比例2所制備的樣板D1-D2，且能夠承受特定條件下3次以上，甚至10至20次的抗摔實(shí)驗(yàn)。而且，與對比例5添加Sr2Nb2O7粉體(采用了最優(yōu)原料用量)所制備的樣板D3相比，本發(fā)明實(shí)施例1至4所制備的樣板S1-S4(內(nèi)含立方結(jié)構(gòu)Sr0.82NbO3穩(wěn)定相)，本發(fā)明實(shí)施例7至10所制備的樣板S7-S10(內(nèi)含立方結(jié)構(gòu)Sr0.72NbO3穩(wěn)定相)，本發(fā)明實(shí)施例13至16所制備的樣板S13-S16(內(nèi)含立方結(jié)構(gòu)Sr0.86NbO3穩(wěn)定相)的韌性和抗摔性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于樣板D3。以上詳細(xì)描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但是，本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式中的具體細(xì)節(jié)，在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行多種簡單變型，這些簡單變型均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。另外需要說明的是，在上述具體實(shí)施方式中所描述的各個(gè)具體技術(shù)特征，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進(jìn)行組合。為了避免不必要的重復(fù)，本發(fā)明對各種可能的組合方式不再另行說明。此外，本發(fā)明的各種不同的實(shí)施方式之間也可以進(jìn)行任意組合，只要其不違背本發(fā)明的思想，其同樣應(yīng)當(dāng)視為本發(fā)明所公開的內(nèi)容。當(dāng)前第1頁1 2 3