本发明涉及氧化铝研磨球的制备，涉及用于工业矿山中超大型，能量密度高于450kw/m3卧式砂磨机中的氧化铝研磨球。
背景技术：
：研磨球广泛应用在矿产、冶金、化工、食品、建材等行业，通过研磨球的碰撞、摩擦、滚动、挤压等多种方式将原料粉碎和混匀。研磨球的质量严重影响生产效率和产品品质。近年来，超细粉体工艺的迅速发展和低品位矿产的开发利用，极大带动了研磨球介质的开发和生产。常用的研磨介质有钢、石英、玻璃、氧化铝、氧化锆等。氧化铝做为一种低成本的来源较为广泛的陶瓷原料，在性能上有脆性高，延展性不好的局限性，单纯使用氧化铝生产研磨介质，产品在高速运转的高能磨机中容易发生破碎的情况；而氧化锆作为韧性比较好的陶瓷原料，添加后会对氧化铝材料起到良好的增韧效果。中国专利公开号cn101143783a，公开了一种氧化锆增韧莫来石陶瓷材料及制备方法,采用硅酸锆和α相氧化铝为基体,运用现代增韧和增强技术,加入氧化钇,氧化镁,氧化钙和氧化钛为矿化剂,外加莫来石作晶种。改性增强增韧,采用等静压成型技术,使生坯体具有均匀性和致密性,在烧结工艺中采用常压高温抽屉窑一次性烧成,温度均匀且成本低,本发明与氧化铝陶瓷材料相比,它具有高强度、高韧性,高耐磨性能,生产工艺简单,烧成温度大幅度下降,达到节能降耗的目的。其技术方案公开了硅酸锆和氧化铝并且公开了氧化钇,氧化镁,氧化钙和氧化钛作为矿化剂，其也采用原位反应法分解氧化锆增韧，但其中低温条件下硅酸锆分解效率低下，并且分解所产生氧化硅以游离态存在，主要以方石英等晶相形式存在于材料中，游离态的二氧化硅强度低、韧性差，并且在高速摩擦发热时会因晶相转变而发生膨胀，导致球介破碎，造成结构稳定性较差，从而导致韧性和抗破碎能力降低。技术实现要素：本发明针对现有技术的不足，提供了一种中低温控制锆英砂原位分解氧化锆增韧氧化铝，通过低成本的硅酸锆来引入二氧化锆，同时通过少量添加纳米氧化铝，完全清除分解所产生的游离氧化硅，提高材料的整体韧性以及抗破碎能力的矿物深加工用高强度原位增韧氧化铝研磨球及其制备方法。为实现本发明目的，提供了以下技术方案：一种矿物深加工用高强度原位增韧氧化铝研磨球,按质量百分比计原料粉体包括以下组份：基质材料：氧化铝60%-85%、硅酸锆5%-25%；其特征在于加入烧结助剂：氧化锆1%-5%、氧化钇0.5%-3%、碳酸钙0.5%-5%、碳酸镁0.5%-5%、碳酸钾0.5%-5%；诱发剂：纳米氧化铝1%-5%。为实现本发明目的，提供一种如权利要求1所述的矿物深加工用高强度原位增韧氧化铝研磨球制备方法，其特征在于包括以下步骤：将基质材料：氧化铝60%-85%、硅酸锆5%-25%；其特征在于加入烧结助剂：氧化锆1%-5%、氧化钇0.5%-3%、碳酸钙0.5%-5%、碳酸镁0.5%-5%、碳酸钾0.5%-5%；诱发剂：纳米氧化铝1%-5%的原料粉体混合后，加入水经球磨机混料，剥片机研磨得到符合要求的浆料，经喷雾干燥得到得到原料粉，通过滚球机成型得到素坯球；将素坯球经过烧结获得致密高强度高耐磨的增韧氧化铝球。作为优选，烧结工艺特征为，以100c/min升温到10000c，然后2/min0c升温到烧结温度1450-15000c，保温3-5小时，然后自然冷却到室温。作为优选，原料粉体：水：研磨球比例为：1：1.5：3。作为优选，素坯球直径为1~2mm。作为优选，所制备的增韧氧化铝研磨球，密度为3.8-4.0g/cm3,维氏硬度为1200-1350gpa，断裂韧性为2.8-3.8mpa•m1/2，压碎强度为1800-2000n，自磨耗为1-2g/hr•kg，带料磨耗为1-2g/hr•kg。本发明的技术关键在于：以工业氧化铝及硅酸锆为基质材料，通过硅酸锆在中低温下原位分解产生氧化锆对氧化铝材料进行增韧。通过引入特殊的助剂以及高度分散均匀的纳米氧化铝诱发剂，利用其高活性的纳米效应，在较低温度下便开始夺取硅酸锆中的硅氧四面体基团，诱发硅酸锆分解及莫来石相形成，首先是降低硅酸锆的分解温度，达到硅酸锆在中低温下开始分解的目的，第二是使氧化硅相一形成便反应掉，避免了游离态二氧化硅相的残留，纳米诱发剂与氧化硅形成的新相均匀分布于主相晶粒间，形成稳定的结构，从而达到快速低温硅酸锆原位分解氧化锆增韧氧化铝的目标。本发明有益效果：本发明原料成本低廉，制作工艺简单，实现在中低温条件下硅酸锆原位分解，并且避免了游离态二氧化硅相的残留，结构稳定，增韧效果明显，适合产业化应用。具体实施方法实施例1：氧化铝质量百分数为60%,硅酸锆质量百分数为25%,氧化钇质量百分数为3%,纳米氧化铝质量百分数为5%，碳酸钙质量百分数为0.5%,碳酸钾质量百分数为5%,氧化锆质量百分数为1%,碳酸镁质量百分数为0.5%。将以上原料粉体按比例混合后,加入水及研磨球,比例为:原料粉：水：研磨球比例为（1：1.5：3）。经球磨6个小时获得混合均匀的浆料，然后经剥片机研磨3个小时得到符合要求的浆料，经喷雾干燥得到原料粉。将原料粉与水喷入滚球机,通过滚球机成型得到2mm左右直径的素坯球。将素坯球经过烧结获得硅酸锆球。烧结工艺为，以100c/min升温到10000c，然后20c/min升温到烧结温度14500c，保温3小时，然后自然冷却到室温。所制备的增韧氧化铝研磨球，密度为3.9g/cm3,维氏硬度为1250gpa，断裂韧性为3.2mpa•m1/2，压碎强度为1800n，自磨耗为1.0g/hr•kg，带料磨耗为1.2g/hr•kg。实施例2：氧化铝质量百分数为70%,硅酸锆质量百分数为17%,氧化钇质量百分数为2%,纳米氧化铝质量百分数为2%，碳酸钙质量百分数为5%,碳酸钾质量百分数为0.5%,氧化锆质量百分数为1.5%.碳酸镁质量百分数为2%。将以上原料粉体按比例混合后,加入水及研磨球,比例为:原料粉：水：研磨球比例为（1：1.5：3）。经球磨6个小时获得混合均匀的浆料，然后经剥片机研磨3个小时得到符合要求的浆料，经喷雾干燥得到原料粉。将原料粉与水喷入滚球机,通过滚球机成型得到2mm左右直径的素坯球。将素坯球经过烧结获得硅酸锆球。烧结工艺为，以100c/min升温到10000c，然后20c/min升温到烧结温度15000c，保温4小时，然后自然冷却到室温。所制备的硅酸锆研磨球，密度为3.7g/cm3,维氏硬度为1200gpa，断裂韧性为3.0mpa•m1/2，压碎强度为1600n，自磨耗为1.2g/hr•kg，带料磨耗为1.3g/hr•kg。实施例3~6，如下表所示：氧化铝硅酸锆氧化钇纳米氧化铝碳酸钙碳酸钾氧化锆碳酸镁实施例3652022.51.5252实施例477151.51.510.512.5实施例580101320.50.53实施例68550.51111.55当前第1页12