一种复合刚玉陶瓷及其制备方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115353401A(43)申请公布日2022.11.18(21)申请号202210861944.2(22)申请日2022.07.22(71)申请人济南大学地址250000山东省济南市市中区南辛庄西路336号(72)发明人李庆刚杜宇航马德礼王志史国普(74)专利代理机构济南泉城专利商标事务所37218专利代理师陈娟(51)Int.Cl.C04B35/81(2006.01)C04B35/10(2006.01)C04B35/622(2006.01)C04B35/64(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图1页(54)发明名称一种复合刚玉陶瓷及其制备方法(57)摘要本发明具体涉及一种复合刚玉陶瓷及其制备方法，属于高温结构材料领域。该复合刚玉陶瓷通过以下原料制备而成：锆英粉、白刚玉、氧化铝晶须和粘结剂。本发明以白刚玉为基体，添加不同质量分数的锆英粉作为复合刚玉陶瓷体系，突破了传统高温陶瓷体系。本发明利用白刚玉和锆英粉作为原料，利用干压成型工艺，制备工艺简单，节约成本，制备过程绿色环保无污染。本发明利用马弗炉低温共烧结技术，在高温有氧条件下制备复合刚玉陶瓷，打破了传统高温陶瓷的制备方法；制备的复合刚玉陶瓷具有更高的使用温度，耐烧蚀性能好、使用寿命长、拓宽了材料的应用范围。CN115353401ACN115353401A权利要求书1/1页1.一种复合刚玉陶瓷的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）复合刚玉的制备：将锆英粉、白刚玉、酒精、氧化铝晶须按比例混合，采用行星式球磨机对混合物进行球磨混合，制备复合刚玉；（2）复合刚玉陶瓷的成型：将配制的复合刚玉用粘结剂进行喷雾造粒，然后将粉料置于模具中，进行成型，脱模后得到复合刚玉陶瓷的坯料；（3）复合刚玉陶瓷的烧结：将成型好的复合刚玉陶瓷坯料置于马弗炉中按一定温度制度进行烧结。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述锆英粉和白刚玉的质量比为1：1‑10；所述粘结剂是5%的PVA水溶液；所述复合刚玉和氧化铝晶须的质量比为1：0.01‑0.1；所述复合刚玉和氧化铝晶须的混合粉体与粘结剂的质量比为1：0.1‑0.5；所述酒精的加入量为锆英粉和白刚玉混合粉体重量的1‑1.5倍。3.根据权利要求1或2所述的复合刚玉陶瓷，其特征在于，所述锆英粉的纯度为98%，平均粒径60μm；所述白刚玉的纯度为99%，平均粒径为75μm；所述氧化铝晶须纯度为99.9%，平均粒径为50μm。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述球磨的转速为200r/min，球磨时间为120min。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述成型的施压方式为干压，成型压力分别为20、30MPa，保压时间为10min。6.根据权利要求1‑5任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，所述烧结的温度制度为：以2℃/min的升温速率升到600℃，保温60min，然后再以5℃/min的升温速率升到1400℃‑1600℃，保温120min，之后以5℃/min的降温速率降到200℃。7.一种如权利要求1‑6任一项所述的制备方法制备得到的复合刚玉陶瓷。2CN115353401A说明书1/3页一种复合刚玉陶瓷及其制备方法[0001]技术领域本发明具体涉及一种复合刚玉陶瓷及其制备方法，属于高温结构材料领域。背景技术[0002]活塞是发动机的关键零部件之一，它在高温高压气体作用下沿汽缸壁作高速往复运动，以带动曲轴旋转。活塞受本身速度周期性变化而形成的惯性力、气体压力和侧压力的联合作用。活塞在汽缸内工作时，燃气的最高温度可达2000～2500℃，活塞顶还承受瞬变高温的作用，且温度分布很不均匀，所以活塞也是最容易损伤的零件之一。目前随着国家对环保要求的提高，发动机主机厂为满足欧Ⅳ、欧Ⅴ排放标准，集结多领域技术对发动机不断进行优化设计，其中对活塞提出了更苛刻的要求。[0003]目前，常用的活塞材料有铸铁活塞、铸钢活塞、镶体活塞、铝合金活塞、陶瓷活塞。其中铸铁、铸钢活塞密度大，加工麻烦，成本高，对缸套的磨损严重；镶体活塞在镶圈和铝合金界面上易生热疲劳裂纹，使得活塞的疲劳强度、抗咬合性能降低；陶瓷活塞脆性大，热导率低；这些缺点均在一定程度上限制了它们在活塞中的使用，所以活塞还需要进一步研究与改善。发明内容[0004]本发明的目的在于提供一种复合刚玉陶瓷，的制备方法，该方法采用低温共烧制备技术来制备复合刚玉陶瓷，制备的复合刚玉陶瓷具有更高的使用温度、耐烧蚀、韧性大、使用寿命长、制备工艺简单。[0005]本发明为了实现上述目的所采用的技术方案为：本发明提供了一种复合刚玉陶瓷，通过以下原料制备而成：锆英粉、白刚玉、氧化铝晶须和粘结剂。[0006]本