一種硅化鋯基復(fù)合陶瓷材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于醫(yī)用陶瓷材料領(lǐng)域，涉及一種醫(yī)用陶瓷材料及其制備方法，特別是涉 及一種硅化鋯基復(fù)合陶瓷材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 陶瓷基復(fù)合材料是以陶瓷、玻璃或玻璃陶瓷基體，通過不同方式引入顆粒、晶片、 晶須或纖維等形狀的增強(qiáng)體材料而獲得的一類復(fù)合材料。目前生物陶瓷基復(fù)合材料雖沒有 多少品種達(dá)到臨床應(yīng)用階段，但它已成為生物陶瓷研宄中最為活躍的領(lǐng)域，其研宄主要集 中于生物材料的活性和骨結(jié)合性能研宄以及材料增強(qiáng)研宄等。 A1203、ZrO3等生物惰性材料自70年代初就開始了臨床應(yīng)用研宄，但它與生物硬組織的 結(jié)合為一種機(jī)械的鎖合。以高強(qiáng)度氧化物陶瓷為基材，摻入少量生物活性材料，可使材料在 保持氧化物陶瓷優(yōu)良力學(xué)性能的基礎(chǔ)上賦予其一定的生物活性和骨結(jié)合能力。
[0003] 陶瓷基復(fù)合材料的力學(xué)性能對陶瓷基復(fù)合材料的使用有較大的作用，因此需要有 效的對陶瓷基復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度等參數(shù)進(jìn)行合理提升。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 要解決的技術(shù)問題：醫(yī)用陶瓷材料的用途較為廣泛，在生物醫(yī)學(xué)行業(yè)中得到了大 范圍的推廣和應(yīng)用，本發(fā)明的目的是提供一種新型的醫(yī)用陶瓷材料，具體是一種硅化鋯基 復(fù)合陶瓷材料及其制備方法，提高醫(yī)用陶瓷材料的物理強(qiáng)度，如拉伸強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度、彎曲 強(qiáng)度等，為醫(yī)用陶瓷材料的開發(fā)提供一種新選擇。
[0005] 技術(shù)方案：為了解決上述問題，本發(fā)明公開了一種硅化鋯基復(fù)合陶瓷材料及其制 備方法，所述的硅化鋯基復(fù)合陶瓷材料按重量包括下述材料： 硅化鋯 26-38份、 氧化錯 10-18份、 氮化鈦 8-19份、 氧化鋁 4-10份、 碳化鈦 8-16份、 碳化軌 6-18份、 氧化鋰 6-15份。
[0006] 進(jìn)一步的，所述的一種硅化鋯基復(fù)合陶瓷材料，按重量包括下述材料： 硅化鋯 28-35份、 氧化鋯 12-16份、 氮化鈦 11-17份、 氧化鋁 6-9份、 碳化鈦 11-15份、 碳化軌 8-16份、 氧化釷 9-13份。
[0007] 更進(jìn)一步的，所述的一種硅化鋯基復(fù)合陶瓷材料，按重量包括下述材料： 硅化鋯 32份、 氧化鋯 14份、 氮化鈦 14份、 氧化鋁 8份、 碳化鈦 13份、 碳化軌 12份、 氧化釷 11份。
[0008] 所述的一種硅化鋯基復(fù)合陶瓷材料的制備方法，制備方法包括以下步驟： (1) 球磨：按重量分別取硅化鋯26-38份、氧化鋯10-18份、氮化鈦8-19份、氧化鋁 4-10份、碳化鈦8-16份、碳化釩6-18份、氧化釷6-15份，將上述的各種陶瓷材料分別在 球磨機(jī)中球磨，球磨時球磨機(jī)中球料比為20:1-30:1，球磨時間為3h-6h，球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速為 100r/min_200r/min; (2) 混合：將步驟（1)球磨后的各種陶瓷材料都投入高速混勻機(jī)中，進(jìn)行高速混勻； (3) 高溫?zé)Y(jié)：高速混勻后，把陶瓷材料粉末投入高溫?zé)Y(jié)爐中，高溫?zé)Y(jié)爐按照 30-50°C/min的升溫速度升高高溫?zé)Y(jié)爐內(nèi)溫度為740-770°C，再該溫度下燒結(jié)3h;保持升 溫速度變再升高高溫?zé)Y(jié)爐內(nèi)溫度為ll〇5-1145°C，再保持溫度恒定燒結(jié)2h，燒結(jié)后緩慢 冷卻，冷卻后制備為硅化鋯基復(fù)合陶瓷材料。
[0009] 進(jìn)一步的，所述的一種硅化鋯基復(fù)合陶瓷材料的制備方法，步驟（1)中球磨時球磨 機(jī)中球料比為25:1。
[0010] 進(jìn)一步的，所述的一種硅化鋯基復(fù)合陶瓷材料的制備方法，步驟（1)中球磨時間為 4h〇
[0011] 進(jìn)一步的，所述的一種硅化鋯基復(fù)合陶瓷材料的制備方法，步驟（1)中球磨機(jī)的轉(zhuǎn) 速為 150r/min〇
[0012] 進(jìn)一步的，所述的一種硅化鋯基復(fù)合陶瓷材料的制備方法，步驟（3)中高溫?zé)Y(jié)爐 按照40°C/min的升溫速度升高高溫?zé)Y(jié)爐內(nèi)溫度為760°C。
[0013] 進(jìn)一步的，所述的一種硅化鋯基復(fù)合陶瓷材料的制備方法，步驟（3)中保持升溫速 度變再升高高溫?zé)Y(jié)爐內(nèi)溫度為1125°C。
[0014] 有益效果：本發(fā)明的硅化鋯基復(fù)合陶瓷材料中的主要成分包括硅化鋯、氧化鋯、 氮化鈦、氧化鋁、碳化鈦、碳化釩、氧化釷，特別是碳化鈦、碳化釩和氧化釷的添加，對于提高 硅化鋯基復(fù)合陶瓷材料的拉伸強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度都有較大的提高，顯著了提高了醫(yī) 用新材料的物理強(qiáng)度，在具備了較高的物理性能的前提下，可有效的用于醫(yī)用復(fù)合陶瓷材 料中。
【具體實施方式】
[0015] 實施例1 (1)球磨：按重量分別取硅化鋯38份、氧化鋯10份、氮化鈦19份、氧化鋁4份、碳化 鈦16份、碳化釩6份、氧化釷6份，將上述的各種陶瓷材料分別在球磨機(jī)中球磨，球磨時球 磨機(jī)中球料比為30:1，球磨時間為3h，球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速為lOOr/min; (2) 混合：將步驟（1)球磨后的各種陶瓷材料都投入高速混勻機(jī)中，進(jìn)行高速混勻； (3) 高溫?zé)Y(jié)：高速混勻后，把陶瓷材料粉末投入高溫?zé)Y(jié)爐中，高溫?zé)Y(jié)爐按照 50°C/min的升溫速度升高高溫?zé)Y(jié)爐內(nèi)溫度為770°C，再該溫度下燒結(jié)3h;保持升溫速度 變再升高高溫?zé)Y(jié)爐內(nèi)溫度為1145°C，再保持溫度恒定燒結(jié)2h，燒結(jié)后緩慢冷卻，冷卻后 制備為硅化鋯基復(fù)合陶瓷材料。
[0016] 實施例2 (1) 球磨：按重量分別取硅化鋯26份、氧化鋯18份、氮化鈦8份、氧化鋁10份、碳化 鈦8份、碳化釩18份、氧化釷15份，將上述的各種陶瓷材料分別在球磨機(jī)中球磨，球磨時球 磨機(jī)中球料比為20:1，球磨時間為6h，球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速為200r/min; (2) 混合：將步驟（1)球磨后的各種陶瓷材料都投入高速混勻機(jī)中，進(jìn)行高速混勻； (3) 高溫?zé)Y(jié)：高速混勻后，把陶瓷材料粉末投入高溫?zé)Y(jié)爐中，高溫?zé)Y(jié)爐按照 30°C/min的升溫速度升高高溫?zé)Y(jié)爐內(nèi)溫度為740°C，再該溫度下燒結(jié)3h;保持升溫速度 變再升高高溫?zé)Y(jié)爐內(nèi)溫度為ll〇5°C，再保持溫度恒定燒結(jié)2h，燒結(jié)后緩慢冷卻，冷卻后 制備為硅化鋯基復(fù)合陶瓷材料。
[0017] 實施例3 (1) 球磨：按重量分別取硅化鋯28份、氧化鋯16份、氮化鈦11份、氧化鋁9份、碳化 鈦11份、碳化釩16份、氧化釷13份，將上述的各種陶瓷材料分別在球磨機(jī)中球磨，球磨時 球磨機(jī)中球料比為30:1，球磨時間為3h，球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速為100r/min; (2) 混合：將步驟（1)球磨后的各種陶瓷材料都投入高速混勻機(jī)中，進(jìn)行高速混勻； (3) 高溫?zé)Y(jié)：高速混勻后，把陶瓷材料粉末投入高溫?zé)Y(jié)爐中，高溫?zé)Y(jié)爐按照 50°C/min的升溫速度升高高溫?zé)Y(jié)爐內(nèi)溫度為770°C，再該溫度下燒結(jié)3h;保持升溫速度 變再升高高溫?zé)Y(jié)爐內(nèi)溫度為1145°C，再保持溫度恒定燒結(jié)2h，燒結(jié)后緩慢冷卻，冷卻后 制備為硅化鋯基復(fù)合陶瓷材料。
[0018] 實施例4 (1) 球磨：按重量分別取硅化鋯35份、氧化鋯12份、氮化鈦17份、氧化鋁6份、