本发明涉及陶瓷领域，具体是一种力学性能好的医用复合陶瓷材料。
背景技术：
复合材料通常具有不同材料相互取长补短的良好综合性能，复合材料兼有两种或两种以上材料的特点，能改善单一材料的性能，如提高强度、增加韧性和改善介电性能等。随着科技的进步，人们研究出了许多不同的复合材料，生物陶瓷基复合材料就是其中一种。
陶瓷基复合材料是以陶瓷、玻璃或者玻璃陶瓷为基体与颗粒、晶片、晶须或纤维等形状的增强体材料复合的一类复合材料。陶瓷基体可为氮化硅、碳化硅等高温结构陶瓷，这些先进陶瓷具有耐高温、高强度和刚度、相对重量较轻、抗腐蚀等优异性能，而其致命的弱点是具有脆性，处于应力状态时，会产生裂纹，甚至断裂导致材料失效。而采用增强体材料与基体复合，则是提高陶瓷韧性和可靠性的一个有效的方法。
医用复合陶瓷是复合陶瓷的一种，现有的医用陶瓷虽然可以满足人们的使用需求，但是医用复合陶瓷存在着脆性较大、韧性低、易产生裂痕的问题。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种力学性能好的医用复合陶瓷材料，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种力学性能好的医用复合陶瓷材料，包括以下重量份的原料：碳化硼1-3份、纤维素6-10份、铝矾土18-24份、粉煤灰14-20份、氧化镁粉末2-4份、氧化锌粉末2-6份、氧化锆粉末1-2份、硫酸钙晶须8-15份、氮化钛4-10份、丙三醇10-18份和石榴籽5-8份。
作为本发明进一步的方案：氧化锌粉末和氧化锆粉末的粒度均为50-70nm，氧化镁粉末的粒度为15-30nm。
作为本发明进一步的方案：铝矾土中氧化铝的质量分数为55-68％。
所述力学性能好的医用复合陶瓷材料的制备方法，具体步骤如下：
步骤一，将石榴籽破碎并且加入其重量4-8倍的水，在70-85摄氏度下煎煮2-4次，过滤并且合并滤液，得到石榴籽煎煮液，将煎煮后的石榴籽在球磨机中球磨至30-50目，得到石榴籽粉末，备用；
步骤二，将碳化硼、硫酸钙晶须和氮化钛浸泡在质量分数为1-1.8％的氢氟酸水溶液中并且超声波振荡30-45分钟，然后依次用去离子水和无水乙醇洗至中性，得到改性碳化硼、改性硫酸钙晶须和改性氮化钛；
步骤三，将铝矾土、粉煤灰、纤维素、改性碳化硼、改性硫酸钙晶须和改性氮化钛在球磨机中球磨，球料比为12-18:1，球磨时间为4-6小时，得到第一混合物；
步骤四，向第一混合物中加入石榴籽煎煮液搅拌均匀，陈腐1.5-3小时，得到第二混合物；
步骤五，将氧化镁粉末、氧化锌粉末、氧化锆粉末、石榴籽粉末和丙三醇混合均匀，得到第三混合物；
步骤六，将第二混合物以及第三混合物在高速混匀机中混合均匀，然后在压力为12-21mpa的压力机上进行成型制坯，得到坯料；
步骤七，将坯料装入模具并且置于真空环境中，然后均匀加压进行放电等离子烧结，烧结时，从室温上升至1580摄氏度的过程中，环境压力平稳均匀的加至35mpa，之后在温度为1580摄氏度和压力35mpa的条件下保温30-40分钟，然后断电自然冷却至室温，即可得到成品。
作为本发明进一步的方案：高速混匀机中混合速度为900-1050rpm，混合温度为80-100摄氏度。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明原料来源广泛，制备工艺简单，在各种原料的协同作用下，制备的成品具有良好的力学性能和抗脆性断裂的特点，同时具有良好的导热性能，可有效的用于医用复合陶瓷材料。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
实施例1
一种力学性能好的医用复合陶瓷材料，包括以下重量份的原料：碳化硼1份、纤维素6份、铝矾土18份、粉煤灰14份、氧化镁粉末2份、氧化锌粉末2份、氧化锆粉末1份、硫酸钙晶须8份、氮化钛4份、丙三醇10份和石榴籽5份。氧化锌粉末和氧化锆粉末的粒度均为60nm，氧化镁粉末的粒度为18nm。
所述力学性能好的医用复合陶瓷材料的制备方法，具体步骤如下：
步骤一，将石榴籽破碎并且加入其重量6倍的水，在76摄氏度下煎煮3次，过滤并且合并滤液，得到石榴籽煎煮液，将煎煮后的石榴籽在球磨机中球磨至40目，得到石榴籽粉末，备用；
步骤二，将碳化硼、硫酸钙晶须和氮化钛浸泡在质量分数为1.2％的氢氟酸水溶液中并且超声波振荡38分钟，然后依次用去离子水和无水乙醇洗至中性，得到改性碳化硼、改性硫酸钙晶须和改性氮化钛；
步骤三，将铝矾土、粉煤灰、纤维素、改性碳化硼、改性硫酸钙晶须和改性氮化钛在球磨机中球磨，球料比为16:1，球磨时间为5小时，得到第一混合物；
步骤四，向第一混合物中加入石榴籽煎煮液搅拌均匀，陈腐2.5小时，得到第二混合物；
步骤五，将氧化镁粉末、氧化锌粉末、氧化锆粉末、石榴籽粉末和丙三醇混合均匀，得到第三混合物；
步骤六，将第二混合物以及第三混合物在高速混匀机中混合均匀，然后在压力为16mpa的压力机上进行成型制坯，得到坯料；
步骤七，将坯料装入模具并且置于真空环境中，然后均匀加压进行放电等离子烧结，烧结时，从室温上升至1580摄氏度的过程中，环境压力平稳均匀的加至35mpa，之后在温度为1580摄氏度和压力35mpa的条件下保温35分钟，然后断电自然冷却至室温，即可得到成品。
实施例2
一种力学性能好的医用复合陶瓷材料，包括以下重量份的原料：碳化硼1.5份、纤维素7.5份、铝矾土20份、粉煤灰16份、氧化镁粉末2.8份、氧化锌粉末3.5份、氧化锆粉末1.4份、硫酸钙晶须11份、氮化钛6.6份、丙三醇13份和石榴籽6份。铝矾土中氧化铝的质量分数为60％。
所述力学性能好的医用复合陶瓷材料的制备方法，具体步骤如下：
步骤一，将石榴籽破碎并且加入其重量6倍的水，在82摄氏度下煎煮4次，过滤并且合并滤液，得到石榴籽煎煮液，将煎煮后的石榴籽在球磨机中球磨至50目，得到石榴籽粉末，备用；
步骤二，将碳化硼、硫酸钙晶须和氮化钛浸泡在质量分数为1.6％的氢氟酸水溶液中并且超声波振荡40分钟，然后依次用去离子水和无水乙醇洗至中性，得到改性碳化硼、改性硫酸钙晶须和改性氮化钛；
步骤三，将铝矾土、粉煤灰、纤维素、改性碳化硼、改性硫酸钙晶须和改性氮化钛在球磨机中球磨，球料比为16:1，球磨时间为4小时，得到第一混合物；
步骤四，向第一混合物中加入石榴籽煎煮液搅拌均匀，陈腐2.5小时，得到第二混合物；
步骤五，将氧化镁粉末、氧化锌粉末、氧化锆粉末、石榴籽粉末和丙三醇混合均匀，得到第三混合物；
步骤六，将第二混合物以及第三混合物在高速混匀机中混合均匀，然后在压力为18mpa的压力机上进行成型制坯，得到坯料；
步骤七，将坯料装入模具并且置于真空环境中，然后均匀加压进行放电等离子烧结，烧结时，从室温上升至1580摄氏度的过程中，环境压力平稳均匀的加至35mpa，之后在温度为1580摄氏度和压力35mpa的条件下保温35分钟，然后断电自然冷却至室温，即可得到成品。
实施例3
一种力学性能好的医用复合陶瓷材料，包括以下重量份的原料：碳化硼2.5份、纤维素9份、铝矾土23份、粉煤灰18份、氧化镁粉末3.6份、氧化锌粉末4.5份、氧化锆粉末1.8份、硫酸钙晶须13.5份、氮化钛8.8份、丙三醇16份和石榴籽7.4份。氧化锌粉末和氧化锆粉末的粒度均为66nm，氧化镁粉末的粒度为24nm。
所述力学性能好的医用复合陶瓷材料的制备方法，具体步骤如下：
步骤一，将石榴籽破碎并且加入其重量7倍的水，在84摄氏度下煎煮3次，过滤并且合并滤液，得到石榴籽煎煮液，将煎煮后的石榴籽在球磨机中球磨至40目，得到石榴籽粉末，备用；
步骤二，将碳化硼、硫酸钙晶须和氮化钛浸泡在质量分数为1.5％的氢氟酸水溶液中并且超声波振荡40分钟，然后依次用去离子水和无水乙醇洗至中性，得到改性碳化硼、改性硫酸钙晶须和改性氮化钛；
步骤三，将铝矾土、粉煤灰、纤维素、改性碳化硼、改性硫酸钙晶须和改性氮化钛在球磨机中球磨，球料比为16:1，球磨时间为6小时，得到第一混合物；
步骤四，向第一混合物中加入石榴籽煎煮液搅拌均匀，陈腐3小时，得到第二混合物；
步骤五，将氧化镁粉末、氧化锌粉末、氧化锆粉末、石榴籽粉末和丙三醇混合均匀，得到第三混合物；
步骤六，将第二混合物以及第三混合物在85摄氏度和960rpm转速下的高速混匀机中混合均匀，然后在压力为18mpa的压力机上进行成型制坯，得到坯料；
步骤七，将坯料装入模具并且置于真空环境中，然后均匀加压进行放电等离子烧结，烧结时，从室温上升至1580摄氏度的过程中，环境压力平稳均匀的加至35mpa，之后在温度为1580摄氏度和压力35mpa的条件下保温36分钟，然后断电自然冷却至室温，即可得到成品。
实施例4
一种力学性能好的医用复合陶瓷材料，包括以下重量份的原料：碳化硼3份、纤维素10份、铝矾土24份、粉煤灰20份、氧化镁粉末4份、氧化锌粉末6份、氧化锆粉末2份、硫酸钙晶须15份、氮化钛10份、丙三醇18份和石榴籽8份。氧化锌粉末和氧化锆粉末的粒度均为55nm，氧化镁粉末的粒度为20nm。铝矾土中氧化铝的质量分数为65％。
所述力学性能好的医用复合陶瓷材料的制备方法，具体步骤如下：
步骤一，将石榴籽破碎并且加入其重量6倍的水，在80摄氏度下煎煮3次，过滤并且合并滤液，得到石榴籽煎煮液，将煎煮后的石榴籽在球磨机中球磨至30目，得到石榴籽粉末，备用；
步骤二，将碳化硼、硫酸钙晶须和氮化钛浸泡在质量分数为1.6％的氢氟酸水溶液中并且超声波振荡45分钟，然后依次用去离子水和无水乙醇洗至中性，得到改性碳化硼、改性硫酸钙晶须和改性氮化钛；
步骤三，将铝矾土、粉煤灰、纤维素、改性碳化硼、改性硫酸钙晶须和改性氮化钛在球磨机中球磨，球料比为14:1，球磨时间为5小时，得到第一混合物；
步骤四，向第一混合物中加入石榴籽煎煮液搅拌均匀，陈腐3小时，得到第二混合物；
步骤五，将氧化镁粉末、氧化锌粉末、氧化锆粉末、石榴籽粉末和丙三醇混合均匀，得到第三混合物；
步骤六，将第二混合物以及第三混合物在在92摄氏度和1050rpm转速下的高速混匀机中混合均匀，然后在压力为20mpa的压力机上进行成型制坯，得到坯料；
步骤七，将坯料装入模具并且置于真空环境中，然后均匀加压进行放电等离子烧结，烧结时，从室温上升至1580摄氏度的过程中，环境压力平稳均匀的加至35mpa，之后在温度为1580摄氏度和压力35mpa的条件下保温40分钟，然后断电自然冷却至室温，即可得到成品。
对比例1
除不含有石榴籽，其余组分和制备方法均与实施例2相同。
对实施例1-4和对比例1的产品在25摄氏度进行性能测试，测试结果见表1。
表1
从表1中可以看出实施例1-4的产品在拉伸强度、弯曲强度、抗压强度和断裂韧性上均优于对比例1，实施例1-4的产品和对比例1的产品在导热率上均有优良表现。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。