一种无压快速烧结致密纳米晶粒陶瓷的方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112174644A(43)申请公布日2021.01.05(21)申请号202010927336.8C04B35/64(2006.01)(22)申请日2020.09.07(71)申请人中国科学院上海光学精密机械研究所地址201800上海市嘉定区清河路390号(72)发明人范金太沈宗云钱凯臣张龙冯涛姜本学冯明辉崔素杰张露露范翔龙黄书慧陈柏键(74)专利代理机构上海恒慧知识产权代理事务所(特殊普通合伙)31317代理人张宁展(51)Int.Cl.C04B35/053(2006.01)C04B35/505(2006.01)C04B35/622(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图6页(54)发明名称一种无压快速烧结致密纳米晶粒陶瓷的方法(57)摘要一种无压快速烧结致密纳米晶粒陶瓷的方法，首先将超细纳米粉体压制成型为陶瓷素坯，将素坯直接放入预升温至高温的马弗炉中，进行短时间保温快速烧结，烧结结束后迅速取出降温，即制得致密纳米晶粒的陶瓷，所得陶瓷样品的晶粒尺寸小于200nm，具有较好的光学性能和力学性能。CN112174644ACN112174644A权利要求书1/1页1.一种无压快速烧结致密纳米晶粒陶瓷的方法，其特征在于，将采用超细纳米粉体压制成型的陶瓷素坯直接放入预升温至高温的马弗炉中，在空气氛围下实行保温烧结，烧结结束后取出降温，获得晶粒尺寸为20-200nm，相对致密度为95％～100％的纳米晶粒陶瓷。2.根据权利要求1所述的无压快速烧结致密纳米晶粒陶瓷的方法，其特征在于，该制备方法具体步骤如下：步骤1.1)称取适量超细纳米粉体采用模具干压成型；步骤1.2)将步骤1.1)所述的成型坯体进行冷等静压处理后得到陶瓷素坯；步骤1.3)将马弗炉预升温至预设温度后恒温保温；步骤1.4)将步骤1.2)得到的陶瓷素坯放入高温马弗炉中，在空气氛围下进行保温烧结，烧结结束后取出降温，获得纳米晶粒陶瓷。3.根据权利要求2所述的无压快速烧结致密纳米晶粒陶瓷的方法，其特征在于，步骤1.5)对步骤1.4)得到的纳米晶粒陶瓷进行双面镜面抛光。4.根据权利要求2或3所述的无压快速烧结致密纳米晶粒陶瓷的方法，其特征在于，步骤1.1)所述的超细纳米粉体为商业的或自制的Y2O3-MgO复合纳米粉体，粉体晶粒尺寸在5-100nm之间。5.根据权利要求2或3所述的无压快速烧结致密纳米晶粒陶瓷的方法，其特征在于，步骤1.1)所述模具为制备陶瓷常用模具，干压压力为1-20MPa。6.根据权利要求2或3所述的无压快速烧结致密纳米晶粒陶瓷的方法，其特征在于，步骤1.2)所述的冷等静压所使用的压力为50-300MPa，保压时间为1-60min。7.根据权利要求2或3所述的无压快速烧结致密纳米晶粒陶瓷的方法，其特征在于，步骤1.3)所述的预升温速率为1-50℃/min，预设温度为1000-1800℃。8.根据权利要求2或3所述的无压快速烧结致密纳米晶粒陶瓷的方法，其特征在于，步骤1.4)所述的陶瓷素坯直接放入高温马弗炉是指在预设温度打开炉门，将陶瓷素坯用坩埚钳放入，然后关上炉门进行保温烧结，保温烧结时间为0.5-100min，烧结结束后打开炉门将陶瓷样品用坩埚钳取出，自然降温。9.根据权利要求1或2所述的无压快速烧结致密纳米晶粒陶瓷的方法，其特征在于，步骤1.4)所述的空气氛围是指马弗炉中的空气环境。2CN112174644A说明书1/5页一种无压快速烧结致密纳米晶粒陶瓷的方法技术领域[0001]本发明涉及一种无压快速烧结制备致密纳米晶粒陶瓷的工艺，属于陶瓷材料制备领域，具体涉及将超细纳米粉体压制成陶瓷素坯，将素坯直接放入高温马弗炉中进行短时间快速烧结，烧结结束后迅速取出降温，制备出致密化细晶粒的陶瓷样品及其制品。背景技术[0002]制备致密化细晶粒的陶瓷，获得更好的光学、力学、热学、电学、磁学等性能，满足更多的实际应用，如环保、安防、军工、国防等，是相关科研人员一直努力的追求。根据Hall—Petch关系式，陶瓷的晶粒尺寸越小，硬度和强度越高。在纳米复相陶瓷中，晶粒尺寸越小、相对致密度越高，则光学散射、吸收等损耗越小，透过率越趋于接近理论透过率，透过波段越宽。[0003]采用商业的或自制的Y2O3-MgO复合超细纳米粉体为原料，制备Y2O3和MgO两相体积比接近1:1、两相均匀分布的细晶粒、高致密度纳米复相陶瓷，中红外透过率可达84％，接近理论透过率，抗弯强度超过400MPa，300℃高温中红外发射率低于0.02，在极细晶粒尺寸高致密度下能够实现近红外高透过率和可见半透明，维氏硬度达到较高的16.6GPa，成为未来高超音速飞行器红外窗口材料的希望和重要候选。[0004]目前，已经有了许多制备致