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新型高强韧复相陶瓷材料改性制备技术

      主要研究内容

为提高复相陶瓷的力学性能及降低复相陶瓷的烧成温度,采用新型工艺方法制备了高强韧性能的精细复相陶瓷,为陶瓷材料的补强增韧提供了一条新途径。

本发明的一种提高复相陶瓷材料性能的方法如下:先利用球磨机将精细陶瓷粉体(如 Al2O3TiO2、ZrO2等)均匀混合,并在其中加入纳米改性剂粉体,混合均匀后将所得浆料在喷雾干燥设备上进行喷雾干燥再造粒;随后对所得粉料进行热处理;热处理后的粉体在压力机上进行预压成型;然后再对坯料进行冷等静压成型;最后采用无压烧结或有压烧结的方法(热压烧结法、高温等静压法、微波加热烧结法、微波等离子体烧结法和放电等离子体烧结法等)对坯料进行烧结得到高强韧性能的陶瓷材料。

中国专利:ZL02132534.0;ZL200710144894.1;ZL 200810136969.6;ZL 200910071630.7

技术指标

抗弯强度提高50%以上,断裂韧性提高25%以上。 

       如氧化铝-氧化钛陶瓷的抗弯强度由305±9MPa提高到545-600MPa,断裂韧性由4 MPa•m1/2提高到4.5-5.5 MPa•m1/2

      陶瓷材料性能得到显著的改善主要是由于超细化和纳米化减小了陶瓷烧结体中气孔和裂纹的尺寸、数量以及不均匀性。再造粒纳米粉体都有“晶间/晶内型”结构。主相晶粒间第二相的存在,起到了阻碍晶界迁移的作用,因此明显抑制了基体晶粒的长大。

应用领域

电厂锅炉制粉系统管道;钢铁厂原料输送管道;水泥厂选机机出口管道、选机机入口管道、收尘管道等。石油、化工、矿山、煤炭、洗煤厂、冶炼、造纸、铝业、建材、粉体工程、粮食机械等加工、输送物料的各种管件。阀门的密封部件和易损部件;陶瓷研磨体;陶瓷防弹片和陶瓷复合防弹板;潜艇耐压壳体;,用于飞机、舰艇、装甲车、坦克、运钞车防护的轻质装甲。

实物照片

不同处理方式的粉体经过烧结得到的陶瓷块体的TEM (a) 纳米粉体;(b) 再造粒纳粉体;(c) 等离子处理的再造粒纳米粉体

 负责人:王铀教授   E-MAIL:wangyou1954@126.com 

        王铀,男,汉族,1954年生。现任哈尔滨工业大学材料科学系教授、博士生导师。

王铀教授是280余篇论文的作者,二十余项美国、中国或国际专利的发明人,数十篇文章为SCI收录并为同行在国际杂志引用约2600余次。上世纪末因在摩擦学和表面工程方面的杰出贡献被英国剑桥国际传记中心选入《二十世纪2000杰出科学家》。

         专家云平台主页:http://www.kjcx.ac.cn/people/show.php?itemid=3289 
 

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