本發(fā)明涉及陶瓷制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高韌性陶瓷材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
陶瓷材料是工程材料中剛度最好、硬度最高的材料，其硬度大多在1500hv以上。傳統(tǒng)陶瓷主要采用天然的巖石、礦物、粘土等材料做原料，而新型陶瓷則采用人工合成的高純度無機(jī)化合物為原料，在嚴(yán)格控制的條件下經(jīng)成型、燒結(jié)和其他處理而制成具有微細(xì)結(jié)晶組織的無機(jī)材料。新型陶瓷材料在性能上有其獨特的優(yōu)越性。在熱和機(jī)械性能方面，有耐高溫、隔熱、高硬度、耐磨耗等；在電性能方面有絕緣性、壓電性、半導(dǎo)體性、磁性等；在化學(xué)方面有催化、耐腐蝕、吸附等功能；在生物方面，具有一定生物相容性能，可作為生物結(jié)構(gòu)材料等，但其抗拉強(qiáng)度較低，塑性和韌性很差。因此研究開發(fā)高韌性陶瓷是材料科學(xué)中的一個重要領(lǐng)域。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的發(fā)明目的在于：針對上述存在的問題，提供一種高韌性陶瓷材料及其制備方法，本發(fā)明陶瓷材料通過添加纖維成分，具有良好的韌性，克服了傳統(tǒng)陶瓷材料脆性大，易開裂的缺點，具有廣闊的市場前景。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：一種高韌性陶瓷材料，由以下質(zhì)量分?jǐn)?shù)的組分制備：赤泥80-120份、黏土60-80份、石英砂10-30份、蒙脫土20-40份、硅灰石15-35份、鉻鐵礦8-24份、玄武巖纖維6-18份、碳纖維2-10份、聚酯纖維3-15份、聚酰胺纖維9-21份。
較優(yōu)的，一種高韌性陶瓷材料，由以下質(zhì)量分?jǐn)?shù)的組分制備：赤泥90-110份、黏土65-75份、石英砂15-25份、蒙脫土25-35份、硅灰石20-30份、鉻鐵礦12-20份、玄武巖纖維9-15份、碳纖維4-8份、聚酯纖維6-12份、聚酰胺纖維12-18份。
較優(yōu)的，一種高韌性陶瓷材料，由以下質(zhì)量分?jǐn)?shù)的組分制備：赤泥100份、黏土70份、石英砂20份、蒙脫土30份、硅灰石25份、鉻鐵礦16份、玄武巖纖維12份、碳纖維6份、聚酯纖維9份、聚酰胺纖維15份。
根據(jù)上述配方，本發(fā)明還提供了上述陶瓷材料的制備方法，包括以下步驟：
（1）將赤泥、黏土、石英砂、蒙脫土、硅灰石和鉻鐵礦用烘干爐烘干后，放在干燥處自然冷卻至室溫，然后放入球磨機(jī)中球磨成過60-80目標(biāo)準(zhǔn)篩的混合粉末備用，其中，所述烘干爐的溫度為100-120℃，烘干時間為8-12h；所述球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速為60-80r/min，球料比為1:1-1:2；
（2）將玄武巖纖維、碳纖維、聚酯纖維和聚酰胺纖維用酒精浸泡后與步驟（1）所得的混合粉末一起放入攪拌機(jī)中，加入適量的水，混合均勻后繼續(xù)攪拌4-6h，使水含量保持在15-20%，即得所需的高韌性陶瓷材料，其中，所述酒精的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為75-85%。
配方中各主要原料的作用如下：玄武巖纖維是由二氧化硅、氧化鋁、氧化鈣、氧化鐵和二氧化鈦等氧化物組成的玄武巖石料在高溫熔融后，通過漏板快速拉制而成的；玄武巖連續(xù)纖維不僅穩(wěn)定性好，而且還具有電絕緣性、抗腐蝕、抗燃燒、耐高溫等多種優(yōu)異性能，是一種新出現(xiàn)的新型無機(jī)環(huán)保綠色高性能纖維材料。陶瓷材料中采用玄武巖纖維能改善陶瓷材料的粘聚性和穩(wěn)定性，提高了其抗沖擊性能,降低其脆性。
碳纖維是一種含碳量在95%以上的高強(qiáng)度、高模量纖維的新型纖維材料。它是由片狀石墨微晶等有機(jī)纖維沿纖維軸向方向堆砌而成，經(jīng)碳化及石墨化處理而得到的微晶石墨材料。碳纖維"外柔內(nèi)剛"，質(zhì)量比金屬鋁輕，但強(qiáng)度卻高于鋼鐵，并且具有耐腐蝕、高模量的特性，在國防軍工和民用方面都是重要材料。它不僅具有碳材料的固有本征特性，又兼?zhèn)浼徔椑w維的柔軟可加工性，是新一代增強(qiáng)纖維。陶瓷材料中添加碳纖維可以增加其韌性，降低其脆性。
聚酯纖維具有普通聚合物纖維細(xì)度大、強(qiáng)度高、易分散的特點，還具有突出的耐高溫性能，可廣泛應(yīng)用于熱拌合瀝青混凝土工程，也可應(yīng)用于陶瓷材料的增強(qiáng)防裂，是理想的多功能增強(qiáng)材料。
聚酰胺纖維具有良好的拉伸強(qiáng)度、耐沖擊強(qiáng)度、剛性、耐磨性、耐化學(xué)性、表面硬度等性能，其耐磨性高于其他所有纖維，其斷裂強(qiáng)度較高；其回彈性和耐疲勞性優(yōu)良；其比重小，是除乙綸和丙綸外最輕的纖維；其吸濕性低于天然纖維和再生纖維，但在合成纖維中僅次于維綸；其染色性好，由于其良好的拉伸強(qiáng)度、斷裂強(qiáng)度及回彈性，將其應(yīng)用于陶瓷材料中可以極大提高陶瓷材料的韌性，降低其脆性，減少脆斷的風(fēng)險。
本發(fā)明陶瓷材料通過添加纖維成分，由于纖維不易拉斷，工作時可以承受大部分的力，而且纖維與其他原料結(jié)合后，增大了摩擦力，從而使制得的陶瓷具有良好的韌性，克服了傳統(tǒng)陶瓷材料脆性大的缺點，同時纖維還可以阻止裂紋的擴(kuò)展，具有廣闊的市場前景。
具體實施方式
以下通過具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳述。
實施例1一種高韌性陶瓷材料，由以下質(zhì)量分?jǐn)?shù)的組分制備：赤泥120份、黏土80份、石英砂30份、蒙脫土40份、硅灰石35份、鉻鐵礦24份、玄武巖纖維18份、碳纖維10份、聚酯纖維15份、聚酰胺纖維21份。
實施例2一種高韌性陶瓷材料，由以下質(zhì)量分?jǐn)?shù)的組分制備：赤泥100份、黏土70份、石英砂20份、蒙脫土30份、硅灰石25份、鉻鐵礦16份、玄武巖纖維12份、碳纖維6份、聚酯纖維9份、聚酰胺纖維15份。
實施例3一種高韌性陶瓷材料，由以下質(zhì)量分?jǐn)?shù)的組分制備：赤泥80份、黏土60份、石英砂10份、蒙脫土20份、硅灰石15份、鉻鐵礦8份、玄武巖纖維6份、碳纖維2份、聚酯纖維3份、聚酰胺纖維9份。
實施例4采用實施例1的配方制備本發(fā)明的高韌性陶瓷材，步驟如下：
（1）將赤泥、黏土、石英砂、蒙脫土、硅灰石和鉻鐵礦用溫度為100℃的烘干爐烘8h后，放在干燥處自然冷卻至室溫，然后按照球料比為1:1，放入轉(zhuǎn)速為60r/min的球磨機(jī)中球磨成過60目標(biāo)準(zhǔn)篩的混合粉末備用；
（2）將玄武巖纖維、碳纖維、聚酯纖維和聚酰胺纖維用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為75%的酒精浸泡后與步驟（1）所得的混合粉末一起放入攪拌機(jī)中，加入適量的水，混合均勻后繼續(xù)攪拌4h，使水含量保持在15%，即得所需的高韌性陶瓷材料。
實施例5采用實施例2的配方制備本發(fā)明的高韌性陶瓷材，步驟如下：
（1）將赤泥、黏土、石英砂、蒙脫土、硅灰石和鉻鐵礦用溫度為120℃的烘干爐烘12h后，放在干燥處自然冷卻至室溫，然后按照球料比為1:2，放入轉(zhuǎn)速為80r/min的球磨機(jī)中球磨成過80目標(biāo)準(zhǔn)篩的混合粉末備用；
（2）將玄武巖纖維、碳纖維、聚酯纖維和聚酰胺纖維用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為85%的酒精浸泡后與步驟（1）所得的混合粉末一起放入攪拌機(jī)中，加入適量的水，混合均勻后繼續(xù)攪拌6h，使水含量保持在20%，即得所需的高韌性陶瓷材料。