一种提高镁铝尖晶石透明陶瓷抗冲击性能的制备方法与流程

本发明属于陶瓷材料，具体涉及一种提高镁铝尖晶石透明陶瓷抗冲击性能的制备方法。

背景技术：

1、镁铝尖晶石透明陶瓷是一种优异性能的工程陶瓷材料，主要由氧化镁（mgo）和氧化铝（al2o3）组成，通常还含有其他添加剂。本身具有较高的硬度、较高的透明性、优秀的耐热性和化学稳定性。在应用领域中，它被广泛用于制造光学器件、防弹材料以及高温设备。

2、特别是在一些特定应用中，镁铝尖晶石透明陶瓷需要具备一定的抗冲击性能。例如，用于制造防弹玻璃以及防爆面罩，在军事和安全领域中扮演重要角色。此外，在高温炉窗和航空航天领域中，抗冲击性能同样至关重要。在这些场合，镁铝尖晶石透明陶瓷需要在受到外部冲击时保持完整性和稳定性，确保设备或人员的安全。

3、在中国专利cn111620685a中公开了一种利用镁铝尖晶石透明陶瓷的防弹聚氨酯复合镜片，该发明通过镁铝尖晶石透明陶瓷和聚氨酯复合技术解决了现有技术中的镁铝尖晶石透明陶瓷的脆性问题。但是对如何提高镁铝尖晶石透明陶瓷本身的抗冲击强度并没有给出方法。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种可以提高自身韧性的提高镁铝尖晶石透明陶瓷抗冲击性能的制备方法。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该一种提高镁铝尖晶石透明陶瓷抗冲击性能的制备方法，其特征在于，处理步骤为：

3、1）选取镁铝尖晶石破碎为粒径在5mm~15mm的碎粒，将碎粒转入熔炉中进行再熔融得到再生料，熔炉温度控制在2150℃~2250℃，保持60min~180min；

4、2）在成型模具中注入模深4%~8%的去离子水，所述去离子水的温度在50℃~90℃，将熔融的再生料倒入所述成型模具中冷却成型30s~60s；

5、3）然后趁热将成型料转入盛有高沸点矿物油的冷却槽内，所述高沸点矿物油的油温控制在200℃~230℃，在冷却槽内冷却30min~60min；取出后自然冷却即得。

6、本发明为了提高镁铝尖晶石透明陶瓷的抗冲击性能，选取特定铝镁比的镁铝尖晶石作为原料，以优化材料的结构和性能。在重新熔融过程中，所选温度保持不完全熔融状态，可以保留原有晶型的少量晶点，有助于维持材料的结构完整性。镁铝尖晶石先后在热水和热油中冷却，使镁铝尖晶石表面和内部的降温结晶速率不同，从而实现内外的晶型差异化，这种表面和内部晶体结构的差异化，能够增强材料的韧性和抗冲击性能。

7、优选的，上述提高镁铝尖晶石透明陶瓷抗冲击性能的制备方法，步骤1）中选取的所述镁铝尖晶石的铝镁比在1.15~1.95。选取特定的铝镁比实为选取镁铝尖晶石的晶体结构，优选晶体结构可以改变材料的硬度、韧性等性能，从而影响其抗冲击性能。在此特定范围内选择铝镁比，有助于提高材料的抗冲击性能。

8、优选的，上述提高镁铝尖晶石透明陶瓷抗冲击性能的制备方法，步骤1）中所述碎粒的粒径为8mm~12mm。

9、优选的，上述提高镁铝尖晶石透明陶瓷抗冲击性能的制备方法，步骤1）中所述的熔炉温度控制在2190℃~2210℃，保持100min~120min。

10、优选的粒径和熔融温度在重新熔融过程中，能保持适量的不完全熔融状态，可以保留原有晶型的适量晶点，作为重结晶的连结点，能更好的提高抗冲击性能。

11、优选的，上述提高镁铝尖晶石透明陶瓷抗冲击性能的制备方法，步骤2）中所述的成型模具中注入模深5.5%~6.5%的去离子水，所述去离子水的温度在65℃~75℃。

12、优选的，上述提高镁铝尖晶石透明陶瓷抗冲击性能的制备方法，步骤2）中所述冷却成型的时间为42s~48s。

13、成型模具内的热水在接触融熔的再生料后会迅速的挥发，并且在挥发过程中迅速的带走表面的热量，使表面迅速的冷却结晶。优选的热水冷却条件下，镁铝尖晶石陶瓷表面的强度更高。

14、优选的，上述提高镁铝尖晶石透明陶瓷抗冲击性能的制备方法，步骤3）中所述高沸点矿物油的型号为shell diala bx。高沸点有机矿物油主要成分为高碳链的烷烃，为石油精馏所得的液态烃的混合物。

15、优选的，上述提高镁铝尖晶石透明陶瓷抗冲击性能的制备方法，步骤3）中所述高沸点矿物油的油温控制在210℃~220℃，冷却时间为40min~50min。优选的温度范围能更好的控制冷却速率，从而得到更有韧性的晶型。与镁铝尖晶石陶瓷表面的高强度晶型配合能更好的提高其抗冲击性能。

16、优选的，上述提高镁铝尖晶石透明陶瓷抗冲击性能的制备方法，步骤3）中所述高沸点矿物油中加入有质量浓度3%~5%的导热填料。添加适量的导热填料，能有效提高导热油的导热性能，使油温更均匀，从而材料的降温速率均一，晶型均一。

17、优选的，上述提高镁铝尖晶石透明陶瓷抗冲击性能的制备方法，所述的导热填料为碳纳米管。碳纳米管能够在矿物油中形成导热网络，促进热量传递。

18、与现有技术相比，本发明的一种提高镁铝尖晶石透明陶瓷抗冲击性能的制备方法所具有的有益效果是：本发明选取原料后破碎再熔融有助于确保原料的均匀性和密度，提高再生料的质量，保留原有晶型的部分晶点。利用再结晶控制材料的结晶度和晶体生长，先后经过热水冷却、热油冷却，成功形成表面和内部晶体结构的差异化，提高产品的抗冲击性能。本工艺方法不但能保留原有晶型的部分晶点，还能控制陶瓷表面和内部晶体结构的差异化，从而成功的增强材料的韧性和抗冲击性能。

技术特征：

1.一种提高镁铝尖晶石透明陶瓷抗冲击性能的制备方法，其特征在于，处理步骤为：

2.根据权利要求1所述的一种提高镁铝尖晶石透明陶瓷抗冲击性能的制备方法，其特征在于：步骤1）中选取的所述镁铝尖晶石的铝镁比在1.15~1.95。

3.根据权利要求1所述的一种提高镁铝尖晶石透明陶瓷抗冲击性能的制备方法，其特征在于：步骤1）中所述碎粒的粒径为8mm~12mm。

4.根据权利要求1所述的一种提高镁铝尖晶石透明陶瓷抗冲击性能的制备方法，其特征在于：步骤1）中所述的熔炉温度控制在2190℃~2210℃，保持100min~120min。

5.根据权利要求1所述的一种提高镁铝尖晶石透明陶瓷抗冲击性能的制备方法，其特征在于：步骤2）中所述的成型模具中注入模深5.5%~6.5%的去离子水，所述去离子水的温度在65℃~75℃。

6.根据权利要求1所述的一种提高镁铝尖晶石透明陶瓷抗冲击性能的制备方法，其特征在于：步骤2）中所述冷却成型的时间为42s~48s。

7. 根据权利要求1所述的一种提高镁铝尖晶石透明陶瓷抗冲击性能的制备方法，其特征在于：步骤3）中所述高沸点矿物油的型号为shell diala bx。

8.根据权利要求1所述的一种提高镁铝尖晶石透明陶瓷抗冲击性能的制备方法，其特征在于：步骤3）中所述高沸点矿物油的油温控制在210℃~220℃，冷却时间为40min~50min。

9.根据权利要求1所述的一种提高镁铝尖晶石透明陶瓷抗冲击性能的制备方法，其特征在于：步骤3）中所述高沸点矿物油中加入有质量浓度3%~5%的导热填料。

10.根据权利要求9所述的一种提高镁铝尖晶石透明陶瓷抗冲击性能的制备方法，其特征在于：所述的导热填料为碳纳米管。

技术总结一种提高镁铝尖晶石透明陶瓷抗冲击性能的制备方法，属于陶瓷材料技术领域。其特征在于，处理步骤为：选取镁铝尖晶石破碎后转入熔炉中进行再熔融；在成型模具中注入模深4%~8%的去离子水，所述去离子水的温度在50℃~90℃，将熔融的再生料倒入所述成型模具中冷却成型30s~60s；然后趁热将成型料转入盛有高沸点矿物油的冷却槽内，所述高沸点矿物油的油温控制在200℃~230℃，在冷却槽内冷却30min~60min；取出后自然冷却即得。本工艺方法不但能保留原有晶型的部分晶点，还能控制陶瓷表面和内部晶体结构的差异化，从而成功的增强材料的韧性和抗冲击性能。技术研发人员：孙峰,王再义,迟庆斌,尤浩,杨厚萌,王晟,董廷霞,刘阔地,王路,董开勋,黄硕,王子诚,闫卉受保护的技术使用者：中材高新氮化物陶瓷有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/11