本发明涉及陶瓷技术领域，具体是一种具有良好韧性的陶瓷及其制备方法。
背景技术
陶瓷有着古老的历史，早在公元前十世纪，人类就开始制备陶瓷，陶瓷具有强度大、硬度高、不怕化学腐蚀等优点。现在，陶瓷已经广泛用来制作剪刀、螺丝刀、鎯头、锯、斧头等日用工具，其坚硬程度已经超过钢铁制品。而且，还不会带铁锈味和磁性，更适宜切生吃食物和熟食，以及用于剪接磁带等带有磁性物质的制品；陶瓷在电子产品中也已经开始应用，如手机外壳采用陶瓷材料等。
陶瓷虽然性能优异，但依旧存在韧性较差的缺点，陶瓷制品受到外力作用很容易碎裂，导致陶瓷产品的应用范围不够广，影响了陶瓷制品的推广。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种具有良好韧性的陶瓷，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：
一种具有良好韧性的陶瓷，包括以下按照重量份的原料：氧化铝50-80份、氧化锆10-20份、碳化钛20-40份、碳化硅10-20份、二氧化硅5-10份、高岭土5-8份、硅藻土1-2份、环氧树脂5-10份、端羧基液体丁腈橡胶3-6份、硅线石3-5份、卡拉胶2-4份、玻璃纤维3-5份、氮化硅晶须4-6份、莫来石晶须2-4份、脂肪醇聚氧乙烯醚4-6份、辛基酚聚氧乙烯醚2-4份、硅烷偶联剂2-4份、锆酸酯偶联剂1-2份、助剂4-8份。
作为本发明进一步的方案：包括以下按照重量份的原料：氧化铝60-70份、氧化锆12-18份、碳化钛25-35份、碳化硅12-18份、二氧化硅6-9份、高岭土6-7份、硅藻土1.2-1.8份、环氧树脂6-8份、端羧基液体丁腈橡胶4-5份、硅线石3.5-4.5份、卡拉胶2.5-3.5份、玻璃纤维3.5-4.5份、氮化硅晶须4.5-5.5份、莫来石晶须2.5-3.5份、脂肪醇聚氧乙烯醚4.5-5.5份、辛基酚聚氧乙烯醚2.5-3.5份、硅烷偶联剂2.5-3.5份、锆酸酯偶联剂1.2-1.8份、助剂5-7份。
作为本发明再进一步的方案：包括以下按照重量份的原料：氧化铝66份、氧化锆15份、碳化钛28份、碳化硅14份、二氧化硅8份、高岭土5.4份、硅藻土1.6份、环氧树脂7.2份、端羧基液体丁腈橡胶4.7份、硅线石4.2份、卡拉胶3份、玻璃纤维4份、氮化硅晶须4份、莫来石晶须3份、脂肪醇聚氧乙烯醚4.8份、辛基酚聚氧乙烯醚3.2份、硅烷偶联剂3份、锆酸酯偶联剂1.5份、助剂6.3份。
作为本发明再进一步的方案：所述助剂包括以下按照重量份的原料：聚乙烯醇12-16份、聚乙二醇10-14份、石墨粉3-5份、丙烯酸酯2.5-4.2份、烯丙基聚乙二醇3.2-4.5份、过氧化苯甲酰1.2-1.8份、过硫酸铵0.3-0.5份、硫酸锌2-3份。
所述具有良好韧性的陶瓷的制备方法，步骤如下：
1)将氧化铝、氧化锆、碳化钛、碳化硅、二氧化硅、高岭土、硅藻土、环氧树脂、硅线石分别粉碎后过100-200目筛，混合均匀，加入端羧基液体丁腈橡胶、卡拉胶，再加入上述原料总重量1-1.5倍的去离子水，以湿法球磨的方式混磨均匀得到浆料ⅰ；
2)将步骤1)获得的浆料ⅰ中加入脂肪醇聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚、硅烷偶联剂、锆酸酯偶联剂、助剂，后升温至80-120℃，以800-1000r/min转速搅拌10-15min，获得浆料ⅱ；
3)向步骤2)获得的浆料ⅱ中加入玻璃纤维、氮化硅晶须、莫来石晶须，以300-500r/min转速搅拌5-10min，搅拌过程中以30-50khz的频率进行超声辅助分散，完成后获得浆料ⅲ；
4)对步骤3)获得的浆料ⅲ进行烘干，研磨成粉末后过200-300目筛，将粉末注入模具中以30-50mpa进行干压成型，保压1-2min，获得陶瓷胚料；
5)将步骤4)获得的陶瓷胚料在20-30min内从室温升温至150-170℃，保温10-20min，然后在1-1.2h内升温至260-300℃，保温50-60min，再在2.2-2.5h内升温至1200-1300℃，保温1.8-2h，出料，冷却，即可。
上述陶瓷在电子产品中的应用。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明制备的陶瓷在各种原料的共同配合作用下，具有良好的韧性，能够承受较大的外力作用，受到碰撞时不易碎裂，大大提高了陶瓷材料的适用范围，有利于对陶瓷材料的推广；而且本发明制备的陶瓷防水性能良好，适用于电子产品的外壳等。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种具有良好韧性的陶瓷，包括以下按照重量份的原料：氧化铝50份、氧化锆10份、碳化钛20份、碳化硅10份、二氧化硅5份、高岭土5份、硅藻土1份、环氧树脂5份、端羧基液体丁腈橡胶3份、硅线石3份、卡拉胶2份、玻璃纤维3份、氮化硅晶须4份、莫来石晶须2份、脂肪醇聚氧乙烯醚4份、辛基酚聚氧乙烯醚2份、硅烷偶联剂2份、锆酸酯偶联剂1份、助剂4份。
其中，所述助剂包括以下按照重量份的原料：聚乙烯醇12份、聚乙二醇10份、石墨粉3份、丙烯酸酯2.5份、烯丙基聚乙二醇3.2份、过氧化苯甲酰1.2份、过硫酸铵0.3份、硫酸锌2份。
本实施例中，所述具有良好韧性的陶瓷的制备方法，步骤如下：
1)将氧化铝、氧化锆、碳化钛、碳化硅、二氧化硅、高岭土、硅藻土、环氧树脂、硅线石分别粉碎后过100目筛，混合均匀，加入端羧基液体丁腈橡胶、卡拉胶，再加入上述原料总重量1倍的去离子水，以湿法球磨的方式混磨均匀得到浆料ⅰ；
2)将步骤1)获得的浆料ⅰ中加入脂肪醇聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚、硅烷偶联剂、锆酸酯偶联剂、助剂，后升温至80℃，以800r/min转速搅拌10min，获得浆料ⅱ；
3)向步骤2)获得的浆料ⅱ中加入玻璃纤维、氮化硅晶须、莫来石晶须，以300r/min转速搅拌5min，搅拌过程中以30khz的频率进行超声辅助分散，完成后获得浆料ⅲ；
4)对步骤3)获得的浆料ⅲ进行烘干，研磨成粉末后过200目筛，将粉末注入模具中以30mpa进行干压成型，保压1min，获得陶瓷胚料；
5)将步骤4)获得的陶瓷胚料在20min内从室温升温至150℃，保温10min，然后在1h内升温至260℃，保温50min，再在2.2h内升温至1200℃，保温1.8h，出料，冷却，即可。
实施例2
一种具有良好韧性的陶瓷，包括以下按照重量份的原料：氧化铝60份、氧化锆12份、碳化钛25份、碳化硅12份、二氧化硅6份、高岭土6份、硅藻土1.2份、环氧树脂6份、端羧基液体丁腈橡胶4份、硅线石3.5份、卡拉胶3.5份、玻璃纤维4.5份、氮化硅晶须5.5份、莫来石晶须3.5份、脂肪醇聚氧乙烯醚5.5份、辛基酚聚氧乙烯醚3.5份、硅烷偶联剂3.5份、锆酸酯偶联剂1.8份、助剂7份。
其中，所述助剂包括以下按照重量份的原料：聚乙烯醇14份、聚乙二醇12份、石墨粉4份、丙烯酸酯3.6份、烯丙基聚乙二醇3.8份、过氧化苯甲酰1.5份、过硫酸铵0.4份、硫酸锌2.5份。
本实施例中，所述具有良好韧性的陶瓷的制备方法，步骤如下：
1)将氧化铝、氧化锆、碳化钛、碳化硅、二氧化硅、高岭土、硅藻土、环氧树脂、硅线石分别粉碎后过150目筛，混合均匀，加入端羧基液体丁腈橡胶、卡拉胶，再加入上述原料总重量1.2倍的去离子水，以湿法球磨的方式混磨均匀得到浆料ⅰ；
2)将步骤1)获得的浆料ⅰ中加入脂肪醇聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚、硅烷偶联剂、锆酸酯偶联剂、助剂，后升温至100℃，以900r/min转速搅拌12min，获得浆料ⅱ；
3)向步骤2)获得的浆料ⅱ中加入玻璃纤维、氮化硅晶须、莫来石晶须，以400r/min转速搅拌8min，搅拌过程中以40khz的频率进行超声辅助分散，完成后获得浆料ⅲ；
4)对步骤3)获得的浆料ⅲ进行烘干，研磨成粉末后过260目筛，将粉末注入模具中以40mpa进行干压成型，保压1.5min，获得陶瓷胚料；
5)将步骤4)获得的陶瓷胚料在25min内从室温升温至160℃，保温15min，然后在1.1h内升温至280℃，保温55min，再在2.4h内升温至1250℃，保温1.9h，出料，冷却，即可。
实施例3
一种具有良好韧性的陶瓷，包括以下按照重量份的原料：氧化铝66份、氧化锆15份、碳化钛28份、碳化硅14份、二氧化硅8份、高岭土5.4份、硅藻土1.6份、环氧树脂7.2份、端羧基液体丁腈橡胶4.7份、硅线石4.2份、卡拉胶3份、玻璃纤维4份、氮化硅晶须4份、莫来石晶须3份、脂肪醇聚氧乙烯醚4.8份、辛基酚聚氧乙烯醚3.2份、硅烷偶联剂3份、锆酸酯偶联剂1.5份、助剂6.3份。
其中，所述助剂包括以下按照重量份的原料：聚乙烯醇14份、聚乙二醇12份、石墨粉4份、丙烯酸酯3.6份、烯丙基聚乙二醇3.8份、过氧化苯甲酰1.5份、过硫酸铵0.4份、硫酸锌2.5份。
本实施例中，所述具有良好韧性的陶瓷的制备方法，步骤如下：
1)将氧化铝、氧化锆、碳化钛、碳化硅、二氧化硅、高岭土、硅藻土、环氧树脂、硅线石分别粉碎后过150目筛，混合均匀，加入端羧基液体丁腈橡胶、卡拉胶，再加入上述原料总重量1.2倍的去离子水，以湿法球磨的方式混磨均匀得到浆料ⅰ；
2)将步骤1)获得的浆料ⅰ中加入脂肪醇聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚、硅烷偶联剂、锆酸酯偶联剂、助剂，后升温至100℃，以900r/min转速搅拌12min，获得浆料ⅱ；
3)向步骤2)获得的浆料ⅱ中加入玻璃纤维、氮化硅晶须、莫来石晶须，以400r/min转速搅拌8min，搅拌过程中以40khz的频率进行超声辅助分散，完成后获得浆料ⅲ；
4)对步骤3)获得的浆料ⅲ进行烘干，研磨成粉末后过260目筛，将粉末注入模具中以40mpa进行干压成型，保压1.5min，获得陶瓷胚料；
5)将步骤4)获得的陶瓷胚料在25min内从室温升温至160℃，保温15min，然后在1.1h内升温至280℃，保温55min，再在2.4h内升温至1250℃，保温1.9h，出料，冷却，即可。
实施例4
一种具有良好韧性的陶瓷，包括以下按照重量份的原料：氧化铝70份、氧化锆18份、碳化钛35份、碳化硅18份、二氧化硅9份、高岭土7份、硅藻土1.8份、环氧树脂8份、端羧基液体丁腈橡胶5份、硅线石4.5份、卡拉胶2.5份、玻璃纤维3.5份、氮化硅晶须4.5份、莫来石晶须2.5份、脂肪醇聚氧乙烯醚4.5份、辛基酚聚氧乙烯醚2.5份、硅烷偶联剂2.5份、锆酸酯偶联剂1.2份、助剂5份。
其中，所述助剂包括以下按照重量份的原料：聚乙烯醇14份、聚乙二醇12份、石墨粉4份、丙烯酸酯3.6份、烯丙基聚乙二醇3.8份、过氧化苯甲酰1.5份、过硫酸铵0.4份、硫酸锌2.5份。
本实施例中，所述具有良好韧性的陶瓷的制备方法，步骤如下：
1)将氧化铝、氧化锆、碳化钛、碳化硅、二氧化硅、高岭土、硅藻土、环氧树脂、硅线石分别粉碎后过150目筛，混合均匀，加入端羧基液体丁腈橡胶、卡拉胶，再加入上述原料总重量1.2倍的去离子水，以湿法球磨的方式混磨均匀得到浆料ⅰ；
2)将步骤1)获得的浆料ⅰ中加入脂肪醇聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚、硅烷偶联剂、锆酸酯偶联剂、助剂，后升温至100℃，以900r/min转速搅拌12min，获得浆料ⅱ；
3)向步骤2)获得的浆料ⅱ中加入玻璃纤维、氮化硅晶须、莫来石晶须，以400r/min转速搅拌8min，搅拌过程中以40khz的频率进行超声辅助分散，完成后获得浆料ⅲ；
4)对步骤3)获得的浆料ⅲ进行烘干，研磨成粉末后过260目筛，将粉末注入模具中以40mpa进行干压成型，保压1.5min，获得陶瓷胚料；
5)将步骤4)获得的陶瓷胚料在25min内从室温升温至160℃，保温15min，然后在1.1h内升温至280℃，保温55min，再在2.4h内升温至1250℃，保温1.9h，出料，冷却，即可。
实施例5
一种具有良好韧性的陶瓷，包括以下按照重量份的原料：氧化铝80份、氧化锆20份、碳化钛40份、碳化硅20份、二氧化硅10份、高岭土8份、硅藻土2份、环氧树脂10份、端羧基液体丁腈橡胶6份、硅线石5份、卡拉胶4份、玻璃纤维5份、氮化硅晶须6份、莫来石晶须4份、脂肪醇聚氧乙烯醚6份、辛基酚聚氧乙烯醚4份、硅烷偶联剂4份、锆酸酯偶联剂2份、助剂8份。
其中，所述助剂包括以下按照重量份的原料：聚乙烯醇16份、聚乙二醇14份、石墨粉5份、丙烯酸酯4.2份、烯丙基聚乙二醇4.5份、过氧化苯甲酰1.8份、过硫酸铵0.5份、硫酸锌3份。
本实施例中，所述具有良好韧性的陶瓷的制备方法，步骤如下：
1)将氧化铝、氧化锆、碳化钛、碳化硅、二氧化硅、高岭土、硅藻土、环氧树脂、硅线石分别粉碎后过200目筛，混合均匀，加入端羧基液体丁腈橡胶、卡拉胶，再加入上述原料总重量1.5倍的去离子水，以湿法球磨的方式混磨均匀得到浆料ⅰ；
2)将步骤1)获得的浆料ⅰ中加入脂肪醇聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚、硅烷偶联剂、锆酸酯偶联剂、助剂，后升温至120℃，以1000r/min转速搅拌15min，获得浆料ⅱ；
3)向步骤2)获得的浆料ⅱ中加入玻璃纤维、氮化硅晶须、莫来石晶须，以500r/min转速搅拌10min，搅拌过程中以50khz的频率进行超声辅助分散，完成后获得浆料ⅲ；
4)对步骤3)获得的浆料ⅲ进行烘干，研磨成粉末后过300目筛，将粉末注入模具中以50mpa进行干压成型，保压2min，获得陶瓷胚料；
5)将步骤4)获得的陶瓷胚料在30min内从室温升温至170℃，保温20min，然后在1.2h内升温至300℃，保温60min，再在2.5h内升温至1300℃，保温2h，出料，冷却，即可。
对比例1
与实施例3相比，不含端羧基液体丁腈橡胶，其他与实施例3相同。
对比例2
与实施例3相比，不含辛基酚聚氧乙烯醚，其他与实施例3相同。
对比例3
与实施例3相比，不含端羧基液体丁腈橡胶和辛基酚聚氧乙烯醚，其他与实施例3相同。
对实施例1-5及对比例1-3所制备的陶瓷进行性能测试，测试结果如表1所示。
表1
从以上结果中可以看出，本发明制备的陶瓷在各种原料的共同配合作用下，具有良好的韧性，能够承受较大的外力作用，受到碰撞时不易碎裂，大大提高了陶瓷材料的适用范围，有利于对陶瓷材料的推广；而且本发明制备的陶瓷防水性能良好，适用于电子产品的外壳等。
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。