一种铸造用钛酸铝陶瓷及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种陶瓷制备技术领域，尤其涉及一种铸造用钛酸铝陶瓷及其制备方法。

背景技术

随着现代工业的迅猛发展，特别是汽车、航空工业等领域的崛起，对同时具有优良的耐高温和抗热震性陶瓷材料的需求愈来愈迫切。钛酸铝(Al

钛酸铝陶瓷升液管是低压铸造连铸机的关键部件，直接影响铸铝产品的质量及生产效率，由于铸铁升液管易污染铝源、使用寿命短、粘铝液等缺点，国外发达国家已经开发Si

发明内容

为解决钛酸铝材料的两大致命缺陷，为国内陶瓷升液管生产提供一种新的思路，本发明提出铸造用钛酸铝陶瓷及其制备方法，具体技术方案为：

一种铸造用钛酸铝陶瓷，采用一步法直接烧制而成，制作所述钛酸铝陶瓷的原料及其配比为：α-Al

一种铸造用钛酸铝陶瓷的制备方法，包括以下步骤：

(1)把权利要求1所述的原料球磨至一定细度；

(2)把球磨后的原料按权利要求1所述的比例用一定转速的行星球磨机进行湿法球磨混合，制得料浆；

(3)将所述料浆倒入容器中，在电热鼓风干燥箱中于110℃下干燥4h，形成的粉体经玛瑙研钵研磨后过100目筛，加入适量的PVA水溶液进行造粒，陈腐24h形成混合料；

(4)将所述混合料利用液压机预压，液压机的压力为8MPa，再采用等静压机压制，等静压机的压力120MPa～140MPa，压制时间为5min，制得生坯；

(5)将压制成型后的生坯去除边角处毛刺，再放入烘箱中以90～100℃的恒温干燥12～24h；

(6)将干燥后的坯体放入硅钼炉内烧结，烧结温度1420～1450℃，烧结时间为10～12h。

进一步地，步骤(1)所述原料细度为200目。

进一步地，步骤(2)所述行星球磨机的转速为400r/min，球磨时间为12h。

进一步地，球磨所使用的介质为无水乙醇，所使用的球磨子为氧化锆陶瓷球磨子，所述原料、球磨子与无水乙醇的质量比为1:3:1.25。

进一步地，步骤(6)所述烧结温度为：1000℃以下升温速率为3～8℃/min，其中在600℃保温2h，1000℃以上升温速率为2～5℃/min，达到最高烧成温度后保温3～5h。

有益效果：

本发明利用α-Al

附图说明

图1为本发明实施例1～4的X射线衍射图谱比对图；

图中：1为实施例1的X射线衍射图谱曲线，2为实施例2的X射线衍射图谱曲线，3为实施例3的X射线衍射图谱曲线，4为实施例4的X射线衍射图谱曲线；

图2为本发明实施例1～4的热膨胀率比对图；

图中：1为实施例1的热膨胀率曲线，2为实施例2的热膨胀率曲线，3为实施例3的热膨胀率曲线，4为实施例4的热膨胀率曲线。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步描述：

如图1-2所示，一种铝合金铸造用钛酸铝陶瓷，采用固相反应一步法直接烧制而成，所述生坯的原料及其配比为：α-Al

实施例1：

一种铸造用钛酸铝陶瓷的制备方法，其制作所述钛酸铝陶瓷的原料及其配比为：α-Al

(1)原料处理：球磨细度为200目的α-Al

(2)原料混合：按各原料所占比例进行混合，用行星球磨机球磨12h，转速为400r/min，制得料浆；上述原料的混合采用湿法球磨制得，其中使用的球磨介质为无水乙醇，球磨子为氧化锆陶瓷球磨子，所述原料、球磨子、酒精的质量比为1:3:1.25。

(3)造粒：将所述料浆倒入容器中，在电热鼓风干燥箱中于110℃下干燥4h，待酒精完全蒸发后，粉体结合成比较松散的块体，加入适量的PVA水溶液经玛瑙研钵研磨后过100目筛造粒，最后将粉料陈腐24h。

(4)成型：将陈腐好粉料利用液压机预压，液压机压力为8MPa，然后采用冷等静压机压制，冷等静压机参数设置为130MPa×5min，得到陶瓷生坯。

(5)修坯与干燥：将压制成型后的生坯利用刀具去除边角处毛刺；再放入烘箱中以100℃的恒温干燥12h。

(6)烧成：将干燥后的坯体放入硅钼炉内烧结，经1420℃烧成。所述烧成制度为：1000℃以下升温速率为5℃/min，在600℃时保温2h，1000℃以上升温速率为3℃/min，达到最高烧成温度1420℃保温3h。

经测试，本实施例1制得的钛酸铝瓷的抗弯强度为48.13MPa，体积密度为3.44g·cm

实施例2：

一种铸造用钛酸铝陶瓷的制备方法，其制作所述生胚的原料及其配比为：α-Al

(1)原料处理：球磨细度为200目的α-Al

(2)原料混合：按各原料所占比例进行混合，用行星球磨机球磨12h，转速为400r/min，制得料浆；上述原料的混合采用湿法球磨制得，其中使用的球磨介质为无水乙醇，球磨子为氧化锆陶瓷球磨子，所述原料、球磨子、酒精的质量比为1:3:1.25。

(3)造粒：将所述料浆倒入容器中，在电热鼓风干燥箱中于110℃下干燥4h，待酒精完全蒸发后，粉体结合成比较松散的块体，加入适量的PVA水溶液经玛瑙研钵研磨后过100目筛造粒，最后将粉料陈腐24h。

(4)成型：将陈腐好粉料利用液压机预压，液压机压力为8MPa，然后采用冷等静压机压制，冷等静压机参数设置为130MPa×5min，得到陶瓷生坯。

(5)修坯与干燥：将压制成型后的生坯利用刀具去除边角处毛刺；再放入烘箱中以100℃的恒温干燥12h。

(6)烧成：将干燥后的坯体放入硅钼炉内烧结，经1450℃烧成。所述烧成制度为：1000℃以下升温速率为5℃/min，在600℃时保温2h，1000℃以上升温速率为3℃/min，达到最高烧成温度1450℃保温3h。

经测试，本实施例2制得的钛酸铝瓷的抗弯强度为63.30MPa，体积密度为2.99g·cm

实施例3：

一种铸造用钛酸铝陶瓷的制备方法，其制作所述生胚的原料及其配比为：α-Al

(1)原料处理：球磨细度为200目的α-Al

(2)原料混合：按各原料所占比例进行混合，用行星球磨机球磨12h，转速为400r/min，制得料浆；上述原料的混合采用湿法球磨制得，其中使用的球磨介质为无水乙醇，球磨子为氧化锆陶瓷球磨子，所述原料、球磨子、酒精的质量比为1:3:1.25。

(3)造粒：将所述料浆倒入容器中，在电热鼓风干燥箱中于110℃下干燥4h，待酒精完全蒸发后，粉体结合成比较松散的块体，加入适量的PVA水溶液经玛瑙研钵研磨后过100目筛造粒，最后将粉料陈腐24h。

(4)成型：将陈腐好粉料利用液压机预压，液压机压力为8MPa，然后采用等静压机压制，等静压机压力为130MPa，得到陶瓷生坯。

(5)修坯与干燥：将压制成型后的生坯利用刀具去除边角处毛刺；再放入烘箱中以100℃的恒温干燥12h。

(6)烧成：将干燥后的坯体放入硅钼炉内烧结，经1450℃烧成。所述烧成制度为：1000℃以下升温速率为5℃/min，在600℃时保温2h，1000℃以上升温速率为3℃/min，1450℃的烧成温度保温3h。

经测试，本实施例3制得的钛酸铝瓷的抗弯强度为51.86MPa，体积密度为3.32g·cm

实施例4：

一种铸造用钛酸铝陶瓷的制备方法，其制作所述生胚的原料及其配比为：α-Al

(1)原料处理：球磨细度为200目的α-Al

(2)原料混合：按各原料所占比例进行混合，用行星球磨机球磨12h，转速为400r/min，制得料浆；上述原料的混合采用湿法球磨制得，其中使用的球磨介质为无水乙醇，球磨子为氧化锆陶瓷球磨子，所述原料、球磨子、酒精的质量比为1:3:1.25。

(3)造粒：将所述料浆倒入容器中，在电热鼓风干燥箱中于110℃下干燥4h，待酒精完全蒸发后，粉体结合成比较松散的块体，加入适量的PVA水溶液经玛瑙研钵研磨后过100目筛造粒，最后将粉料陈腐24h。

(4)成型：将陈腐好粉料利用液压机预压，液压机压力为8MPa，然后采用等静压机压制，等静压机压力为130MPa，得到陶瓷生坯。

(5)修坯与干燥：将压制成型后的生坯利用刀具去除边角处毛刺；再放入烘箱中以100℃的恒温干燥12h。

(6)烧成：将干燥后的坯体放入硅钼炉内烧结，经1450℃烧成。所述烧成制度为：1000℃以下升温速率为5℃/min，在600℃时保温2h，1000℃以上升温速率为3℃/min，到达最高烧结温度1450℃保温3h。

经测试，本实施例4制得的钛酸铝瓷的抗弯强度为50.23MPa，体积密度为2.79g·cm

由上述实施例1至4分析可以知道，碳酸镁和二氧化硅的加入可以明显提高钛酸铝陶瓷的机械强度，对这种材料的热膨胀系数影响并不是很大，结合表1可知，稳定剂的加入，几乎所有的衍射峰都向小角度方向偏移，根据布拉格衍射方程可知：θ减小，d必定增大。Ti

表1 各实施例钛酸铝的X衍射峰位置(2θ/°)

因此，结合图1、图2来看，利用α-Al