本发明涉及一种多功能陶瓷材料及其制备工艺。
背景技术：
陶瓷的发明是中国人对人类的重大贡献。陶瓷自发明以来一直受到了广大群众的重视和喜爱，是人类生活中重要的组成部分。日用瓷器长期以来为广大人民群众所喜爱和使用，因为它有以下优点：第一，易于洗涤和保持洁净。日用瓷釉面光亮，细腻，使用沾污后容易冲刷。第二，热稳定性较好，传热慢。第三，化学性质稳定，经久耐用。这一点比金属制品如铜器、铁器、铝器等要优越，日用瓷具有一定的耐酸、碱、盐及大气中碳酸气侵蚀的能力，不易与这些物质发生化学反应，不生锈老化。现有的陶瓷在制作过程中，需要加入玻璃胶，以增强其强度，但是这样会增加生产的成本，并且玻璃胶的对人体也有一定的坏处。
陶瓷材料是用天然或合成化合物经过成形和高温烧结制成的一类无机非金属材料，是工程材料中刚度最好、硬度最高的材料，具有高的熔点(大多在2000℃以上)，且在高温下具有极好的化学稳定性；其导热性低于金属材料，还是良好的隔热材料，当温度发生变化时，陶瓷具有良好的尺寸稳定性，陶瓷材料在高温下不易氧化，并对酸、碱、盐具有良好的抗腐蚀能力，且具有高耐磨性、耐氧化等优点，可用作结构材料、刀具材料。
但是，经研究发现，陶瓷材料的优势特点很多但还是存在一些欠缺，比如抗拉强度较低，塑性和韧性很差。能否研制抗拉强度强，塑性和韧性高，其用途更为广泛的多功能陶瓷材料，为本发明的技术要点。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种多功能陶瓷材料及其制备工艺。
为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：
本发明一种多功能陶瓷材料，其组成以及质量分数为：碳化硅9-15份，氧化镥5-10份，氧化铝3-8份，醋酸盐5-7份，高岭土4-9份，铝酸锶3-10份，水玻璃2-6份，石墨烯5-7份，高岭土4-8份，陶瓷纤维6-9份，硼砂4-8份，二氧化钼6-9份，长石3-10份，硫酸亚铁7-9份，铝酸锶3-8份，石膏2-6份，氮化硼6-10份，活性催化剂1-5份，环氧树脂1-3份，硅酸铝纤维8-13份，堇青石11-13份，氧化锆9-14份，氧化铝7-15份，陶土5-8份，燧石1-3份。
进一步地，其组成以及质量分数为：碳化硅10份，氧化镥8份，氧化铝6份，醋酸盐6份，高岭土6份，铝酸锶6份，水玻璃4份，石墨烯6份，高岭土5份，陶瓷纤维7份，硼砂5份，二氧化钼7份，长石5份，硫酸亚铁8份，铝酸锶7份，石膏5份，氮化硼7份，活性催化剂3份，环氧树脂2份，硅酸铝纤维10份，堇青石12份，氧化锆12份，氧化铝10份，陶土6份，燧石2份。
进一步地，其组成以及质量分数为：碳化硅9份，氧化镥5份，氧化铝8份，醋酸盐5份，高岭土9份，铝酸锶3份，水玻璃2份，石墨烯5份，高岭土4份，陶瓷纤维6份，硼砂4份，二氧化钼6份，长石3份，硫酸亚铁7份，铝酸锶3份，石膏2份，氮化硼6份，活性催化剂1份，环氧树脂1份，硅酸铝纤维8份，堇青石11份，氧化锆9份，氧化铝7份，陶土5份，燧石1份。
进一步地，其组成以及质量分数为：碳化硅15份，氧化镥10份，氧化铝8份，醋酸盐7份，高岭土9份，铝酸锶10份，水玻璃6份，石墨烯7份，高岭土8份，陶瓷纤维9份，硼砂8份，二氧化钼9份，长石10份，硫酸亚铁9份，铝酸锶8份，石膏6份，氮化硼10份，活性催化剂5份，环氧树脂3份，硅酸铝纤维13份，堇青石13份，氧化锆14份，氧化铝15份，陶土8份，燧石3份。
进一步地，所述碳化硅中的α相碳化硅含量为99份，氧含量小于1份；所述碳化硅的微观外形为球状颗粒，d50＝4.5±0.8μm。
进一步地，所述氧化镥的纯度为99.99％，其微观外形为不规则的层片状颗粒。
一种多功能陶瓷材料的制备方法，其包括以下步骤：
(1)按配方将原料放入球磨机，磨球选用直径为5-15mm的氧化铝磨球，氧化铝磨球和物料的质量比为3-7:1；
(2)将有机单体丙烯酰胺和交联剂亚甲基双丙烯酰胺溶解于去离子水，其中丙烯酰胺以及亚甲基双丙烯酰胺的质量分数分别为1-2份、2-3份，然后用恒温磁力搅拌器搅拌，搅拌转速为300-400r/min，搅拌5-6min形成均匀的助剂浆料；
(3)将助剂浆料注入球磨罐并密封后固定在球磨机上，转速为120-150r/min，球磨时间为4-6h，形成混合浆料，其中，助剂浆料与碳化硅的质量比为1:3-5；
(4)球磨完成后，将混合浆料置于真空度为-10000Pa下除气10-20min，排除混合浆料中的气泡；
(5)将除气后的混合浆料倒出，放入真空烘箱中加热干燥，初始温度设为60℃，待混合浆料表面呈干燥状态后再在100℃下继续干燥1-3h，烘干后放入石墨模具中；
(6)在N2气氛保护下，以15-30℃/min的升温速率加热至1250℃，加压25MPa，保温保压0.5-3h，热压烧结制得高强度陶瓷材料。
进一步地，包括以下步骤：
(1)将原料按配比混合放入球磨机，磨球选用直径为10mm的氧化铝磨球，氧化铝磨球和物料的质量比为3:1；
(2)将有机单体丙烯酰胺和交联剂亚甲基双丙烯酰胺溶解于去离子水，其中丙烯酰胺以及亚甲基双丙烯酰胺的质量分数分别为1.3份、2.5份，然后用恒温磁力搅拌器搅拌，搅拌转速为350r/min，搅拌5-6min形成均匀的助剂浆料；
(3)将助剂浆料注入球磨罐并密封后固定在球磨机上，转速为135r/min，球磨时间为4.5h，形成混合浆料，其中，助剂浆料与碳化硅的质量比为1:3.5；
(4)球磨完成后，将混合浆料置于真空度为-10000Pa下除气15min，排除混合浆料中的气泡；
(5)将除气后的混合浆料倒出，放入真空烘箱中加热干燥，初始温度设为60℃，待混合浆料表面呈干燥状态后再在100℃下继续干燥2h，烘干后放入石墨模具中；
(6)在N2气氛保护下，以20℃/min的升温速率加热至1250℃，加压25MPa，保温保压1h，热压烧结制得高强度陶瓷材料。
进一步地，在步骤(3)中，球磨机上，转速为120r/min。
本发明所达到的有益效果是：
本发明提供的陶瓷材料，使用时不需要加入玻璃胶，直接加水即可，具有很好的机械强度，同时具有良好的吸水性和抗震率，能够减少瓷器的破损，其破坏强度和断裂模数高，经久耐用，使陶瓷材料成为用途更为广泛，功能更为强大的无机非金属材料。
具体实施方式
以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
本发明一种多功能陶瓷材料，其组成以及质量分数为：碳化硅9-15份，氧化镥5-10份，氧化铝3-8份，醋酸盐5-7份，高岭土4-9份，铝酸锶3-10份，水玻璃2-6份，石墨烯5-7份，高岭土4-8份，陶瓷纤维6-9份，硼砂4-8份，二氧化钼6-9份，长石3-10份，硫酸亚铁7-9份，铝酸锶3-8份，石膏2-6份，氮化硼6-10份，活性催化剂1-5份，环氧树脂1-3份，硅酸铝纤维8-13份，堇青石11-13份，氧化锆9-14份，氧化铝7-15份，陶土5-8份，燧石1-3份。
所述碳化硅中的α相碳化硅含量为99份，氧含量小于1份；所述碳化硅的微观外形为球状颗粒，d50＝4.5±0.8μm。
所述氧化镥的纯度为99.99％，其微观外形为不规则的层片状颗粒。
实施例2
一种多功能陶瓷材料，其组成以及质量分数为：碳化硅10份，氧化镥8份，氧化铝6份，醋酸盐6份，高岭土6份，铝酸锶6份，水玻璃4份，石墨烯6份，高岭土5份，陶瓷纤维7份，硼砂5份，二氧化钼7份，长石5份，硫酸亚铁8份，铝酸锶7份，石膏5份，氮化硼7份，活性催化剂3份，环氧树脂2份，硅酸铝纤维10份，堇青石12份，氧化锆12份，氧化铝10份，陶土6份，燧石2份。
所述碳化硅中的α相碳化硅含量为99份，氧含量小于1份；所述碳化硅的微观外形为球状颗粒，d50＝4.5±0.8μm。
所述氧化镥的纯度为99.99％，其微观外形为不规则的层片状颗粒。
实施例3
一种多功能陶瓷材料，其组成以及质量分数为：碳化硅9份，氧化镥5份，氧化铝8份，醋酸盐5份，高岭土9份，铝酸锶3份，水玻璃2份，石墨烯5份，高岭土4份，陶瓷纤维6份，硼砂4份，二氧化钼6份，长石3份，硫酸亚铁7份，铝酸锶3份，石膏2份，氮化硼6份，活性催化剂1份，环氧树脂1份，硅酸铝纤维8份，堇青石11份，氧化锆9份，氧化铝7份，陶土5份，燧石1份。
所述碳化硅中的α相碳化硅含量为99份，氧含量小于1份；所述碳化硅的微观外形为球状颗粒，d50＝4.5±0.8μm。
所述氧化镥的纯度为99.99％，其微观外形为不规则的层片状颗粒。
实施例4
一种多功能陶瓷材料，其组成以及质量分数为：碳化硅15份，氧化镥10份，氧化铝8份，醋酸盐7份，高岭土9份，铝酸锶10份，水玻璃6份，石墨烯7份，高岭土8份，陶瓷纤维9份，硼砂8份，二氧化钼9份，长石10份，硫酸亚铁9份，铝酸锶8份，石膏6份，氮化硼10份，活性催化剂5份，环氧树脂3份，硅酸铝纤维13份，堇青石13份，氧化锆14份，氧化铝15份，陶土8份，燧石3份。
所述碳化硅中的α相碳化硅含量为99份，氧含量小于1份；所述碳化硅的微观外形为球状颗粒，d50＝4.5±0.8μm。
所述氧化镥的纯度为99.99％，其微观外形为不规则的层片状颗粒。
实施例5
一种多功能陶瓷材料的制备方法，其包括以下步骤：
(1)按配方将原料放入球磨机，磨球选用直径为5-15mm的氧化铝磨球，氧化铝磨球和物料的质量比为3-7:1；
(2)将有机单体丙烯酰胺和交联剂亚甲基双丙烯酰胺溶解于去离子水，其中丙烯酰胺以及亚甲基双丙烯酰胺的质量分数分别为1-2份、2-3份，然后用恒温磁力搅拌器搅拌，搅拌转速为300-400r/min，搅拌5-6min形成均匀的助剂浆料；
(3)将助剂浆料注入球磨罐并密封后固定在球磨机上，转速为120-150r/min，球磨时间为4-6h，形成混合浆料，其中，助剂浆料与碳化硅的质量比为1:3-5；
(4)球磨完成后，将混合浆料置于真空度为-10000Pa下除气10-20min，排除混合浆料中的气泡；
(5)将除气后的混合浆料倒出，放入真空烘箱中加热干燥，初始温度设为60℃，待混合浆料表面呈干燥状态后再在100℃下继续干燥1-3h，烘干后放入石墨模具中；
(6)在N2气氛保护下，以15-30℃/min的升温速率加热至1250℃，加压25MPa，保温保压0.5-3h，热压烧结制得高强度陶瓷材料。
实施例6
一种多功能陶瓷材料的制备方法，其包括以下步骤：
(1)将原料按配比混合放入球磨机，磨球选用直径为10mm的氧化铝磨球，氧化铝磨球和物料的质量比为3:1；
(2)将有机单体丙烯酰胺和交联剂亚甲基双丙烯酰胺溶解于去离子水，其中丙烯酰胺以及亚甲基双丙烯酰胺的质量分数分别为1.3份、2.5份，然后用恒温磁力搅拌器搅拌，搅拌转速为350r/min，搅拌5-6min形成均匀的助剂浆料；
(3)将助剂浆料注入球磨罐并密封后固定在球磨机上，转速为135r/min，球磨时间为4.5h，形成混合浆料，其中，助剂浆料与碳化硅的质量比为1:3.5；
(4)球磨完成后，将混合浆料置于真空度为-10000Pa下除气15min，排除混合浆料中的气泡；
(5)将除气后的混合浆料倒出，放入真空烘箱中加热干燥，初始温度设为60℃，待混合浆料表面呈干燥状态后再在100℃下继续干燥2h，烘干后放入石墨模具中；
(6)在N2气氛保护下，以20℃/min的升温速率加热至1250℃，加压25MPa，保温保压1h，热压烧结制得高强度陶瓷材料。
实施例7
一种多功能陶瓷材料的制备方法，其包括以下步骤：
在步骤(3)中，球磨机上，转速为120r/min。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。