一种钛酸铝纳米纤维增韧氧化铝复合材料及其制备方法.docVIP

说 明 书 本发明 背景技术氧化铝在电气电子、化石能源（石油、天然气、煤）、、建筑、交通、生物医学等诸多领域，括单一掺杂或复合配方掺杂，也有采用异向生长氧化铝晶粒进行自增韧的相关研究[现代技术陶瓷，2006，3：31]。在目前开发的氧化铝改性体系中，氧化锆粉体已作为一种最常用的改性成分制备氧化锆改性氧化铝（俗称ZTA）[发明专利X、200610011190.2、200710178148.4、200910019968.8]，但要获得良好的改性效果，需首先获得具有纳米超细粉体、片状或线状等特殊形态的氧化锆，并将氧化锆充分均匀分散到氧化铝粉末中，分散设备与工艺要求较高，加上氧化锆制备原料昂贵，因此ZTA的制备成本较高；采用氮化物、碳化物以及稀土等物质进行掺杂[发明专利200510044750.X、200610043811.5、200910015239.5、200910072369.2]，同样也面临原料价格高、制备与分散技术复杂等问题；莫来石和硅酸铝虽然相对便宜，但其机械强度较差，增韧效果有限，且莫来石和硅酸铝的耐酸蚀性能相对不足[发明专利200610091975.5；矿冶工程，2005，4：73]；碳材（包括碳纤维与碳纳米管）的制备成本较高，不容易在氧化铝中分散，且改性材料需在惰性气体保护下才能烧结，因此，尽管碳材掺杂能显著提高氧化铝的断裂韧性，但过高的改性成本使其难以规模化生产，市场竞争力有限[国防科技大学学报，1998，5：14；发明专利200710056691.7]；虽然普通玻璃体便宜易得，但在800℃以下会出现软化变脆现象，抗机械与热冲击性能还有待提高，部分特种玻璃虽然可耐1200℃左右的温度，但其价格非常昂贵，不适宜大量应用[真空电子技术，2005,4:15]；掺杂金属可提高氧化铝的断裂韧性与可加工成型性能，但金属比重较大、耐酸蚀能力差、热膨胀系数与氧化铝差异大、不易在氧化铝中均匀分散、且需在惰性保护气氛中烧结，极大地限制了金属在氧化铝改性中的应用[纳米复相陶瓷，北京：化学工业出版社，2004：199]。 发明内容本所解决的技术问题提供一种钛酸铝纳米纤维增韧氧化铝复合材料及其制备方法一种钛酸铝纳米纤维增韧氧化铝复合材料，其主体为α-氧化铝，增韧相为直径30~100纳米、长1~3微米的钛酸铝纳米纤维，复合材料中钛酸铝纤维的质量含量为3~30%，氧化铝基新型复合陶瓷材料复合可在100℃以下烧结，烧结后其断裂韧性可达7.~9.0MPa·m1/2，抗弯强度650~800MPa，一种钛酸铝纳米纤维增韧氧化铝复合材料的制备方法，包括以下步骤：（）制备钛酸铝纳米纤维前驱体：按铝/钛摩尔比为2分别称取γ-AlOOH和TiO2粉，先将后者超声波分散于5~20浓度的强碱溶液中，密闭热反应温度均为110~200℃，再加入γ-AlOOH继续密闭热反应8~16小时，去离子水反复离心洗涤得到白色钛酸铝纳米纤维前驱体； （）制备糊状复合前驱体：称取一定量的氧化铝，在搅拌下加入一定浓度的热碱溶液中，温度为110~200℃持续搅拌6~10小时，加入（）中制备的钛酸铝纳米纤维前驱体，继续搅拌反应6~10小时，最后用去离子水反复超声、离心洗涤后得到糊状复合前驱体； （）复合前驱体的后处理：将复合前驱体干燥后，400~800℃保温60~150分钟通过程序升温焙烧，1000~1300℃保温最后经研磨即得到钛酸铝纳米纤维增韧氧化铝复合材料。 强碱溶液。 TiO2粉以及加入γ-AlOOH后的密闭热反应的反应。 热碱溶液。 步骤加入氧化铝和加入钛酸铝纳米前驱体后的反应时间均为6~10小时。 的程序升温焙烧焙烧保温60~150分钟焙烧。 本发明的突出优点之一在于钛酸铝纳米纤维增韧氧化铝复合材料本发明钛酸铝纳米纤维增韧氧化铝复合材料钛酸铝纳米纤维增韧氧化铝复合材料 图2为钛酸铝纳米纤维增韧氧化铝复合材料钛酸铝纳米纤维增韧氧化铝复合材料具体实施方式 为了使本的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本。实施例1（i）制备钛酸铝纳米纤维前驱体：分别称取γ-AlOOH和TiO2粉，先将TiO2粉超声波分散于5摩尔/升的氢氧化钠溶液中，200℃密闭热反应后，再加入γ-AlOOH继续密闭热反应，去离子水反复离心洗涤得到白色钛酸铝纳米纤维前驱体； （ii）制备糊状复合前驱体：称取，搅拌下加入5摩尔/升的氢氧化钠溶液中，持续搅拌下110℃反应，加入（i）中制备的钛酸铝纳米纤维前驱体，继续搅拌反应，最后用去离子水反复超声、离心洗涤后得到糊状复合前驱体； （iii）复合前驱体的后处理：将复合前驱体干燥后，通过800℃保温0分