本发明涉及陶瓷材料，具体涉及一种增韧莫来石陶瓷及其制备方法。
背景技术：
1、陶器，是用黏土或陶土经捏制成形后烧制而成的器具。陶器历史悠久，在新石器时代就已初见简单粗糙的陶器。陶器在古代作为一种生活用品，在现在一般作为工艺品收藏。
2、陶瓷增韧一般有四种方法：弥散增韧、相变增韧，纤维和晶须韧化以及最近发展起来的碳纳米管增韧。其中弥散增韧效果非常有限；而氧化锆陶瓷相变增韧虽然能使材料的断裂韧性提高2～3倍，但相变增韧的效果随着温度的升高而急剧下降；碳纳米管由于在批量生产、分散以及后续的烧结过程中易产生结构的破坏，而且合成工艺复杂，价格昂贵，应用受到限制。明显的韧化效果和良好的高温性能使得采用纤维和晶须韧化成为陶瓷增韧的首选和研究重点。
3、莫来石的化学计量式为3al2o3·2sio2，化学性质稳定，在氢氟酸中都不溶解，具有统一的热膨胀系数、良好的抗热震性能、高的荷重软化点、高耐火度、低蠕变、高硬度和良好的抗化学腐蚀性等优点，使其在高温耐火材料、电子封装材料、光学材料及介电和高温保护涂层方面得到重要的应用。由于具有经济价值的天然莫来石在地壳中非常稀少，需要从天然原料或工业原料合成，包括高铝矾土、硅线石族矿物、焦宝石、高岭土、黏土、蜡石及硅石等，工业原料有工业氧化铝、α-al2o3微粉、氢氧化铝等，研究者也在研究采用溶胶-凝胶以及共沉淀等方法辅之高温煅烧，预先获得莫来石粉体。
4、专利公开号：cn104529421a，通过溶胶-凝胶法制备莫来石前驱体粉，然后利用放电等离子烧结炉烧结，烧结温度为1400℃，温度达到1150℃时开始加压，压力为80mpa，升温速率大于90℃/min；在烧结后期，在适当温度点开始降低升温速率，制备出晶粒细小的莫来石陶瓷。
5、现有的陶瓷复合材料的断裂韧性和相对强度都由欠缺，陶瓷的力学性能相对低劣，陶瓷表面容易出现裂纹断裂，影响陶瓷品质。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本发明提供一种增韧莫来石陶瓷及其制备方法，由以下重量份组成，陶瓷坯料80-120重量份、高岭石20-40重量份、水白云母8-20重量份、莫来石纤维4-8重量份、氧化铝微粒6-12重量份、凹凸棒石14-24重量份和石墨烯6-12重量份。
2、优选的，所述陶瓷坯料由以下重量份组成，锂云母尾料20-60重量份、硅灰石尾矿20-40重量份、粘土16-36重量份、钾长石5-20重量份、钠长石5-20重量份和石英4-16重量份。
3、一种增韧莫来石陶瓷的制备方法，包括以下步骤，
4、步骤一：将高岭石、石英、水白云母、凹凸棒石和石墨烯粉碎，将粉碎后的高岭石、石英、水白云母、凹凸棒石和石墨烯进行筛分，留取筛分后的粉末备用；
5、步骤二：将所述筛分后的粉末与莫来石纤维和氧化铝微粒混合，并利用球磨机进行球磨，球磨后的粉料备用；
6、步骤三：将所述球磨后的粉料与陶瓷坯料进行混料，向混料中添加适量自来水调和，得到混合料；
7、步骤四：将所述混合料经过常规拉胚、晒胚、烧窑工艺制成陶器。
8、优选的，所述陶瓷坯料的制备方法包括以下步骤，
9、步骤一：备料按质量份计，将锂云母尾料、硅灰石尾矿、粘土、钾长石、钠长石、石英进行备料；
10、步骤二：将备料好的云母尾料、硅灰石尾矿、粘土、钾长石、钠长石、石英进行粉碎、筛选，备用；
11、步骤三：将步骤二中筛选后的云母尾料、硅灰石尾矿、粘土、钾长石、钠长石、石英进行混合，得到混合坯料；
12、步骤四：对所述混合坯料进行湿法球磨，得到坯料泥浆；
13、步骤五：将所述坯料泥浆除铁、喷雾干燥后得到陶瓷坯料。
14、优选的，所述莫来石纤维的制备方法包括以下步骤，
15、步骤一：将氯化铝溶液和铝粉按照比例添加到具有加热、回流的反应釜中，95-110℃加热1.5-3h，反应完全后，过滤得到苍白色透明聚合氯化铝母液；
16、步骤二：将四乙氧基硅烷和无水乙醇的共混物加入到硝酸与醋酸的混合溶液中，搅拌0.8h后，四乙氧基硅烷水解，得到硅酸溶液；
17、步骤三：将得到硅酸溶液添加到聚合氯化铝母液中，并加入醋酸作为稳定剂及纺丝助剂或者其他氧化物第二相的前驱体溶胶，70-80℃下抽真空浓缩得到莫来石纤维前驱体溶胶，其粘度值为15-35pa·s；
18、步骤四：采用自制的离心纺丝机离心纺丝，最终得到直径均匀的凝胶纤维；
19、步骤五：将得到的凝胶纤维50-70℃干燥24h，950-1500℃下热处理2h，得到所需要的莫来石纤维。
20、优选的，所述步骤四中的离心纺丝过程如下：所述前驱体溶胶在离心力的作用下，从孔径为0.45mm的小孔中高速离心甩出后，再经50-70℃的热空气流进行二次牵引，干燥、固化，最终得到直径均匀且韧性较好的前驱体长纤维。
21、优选的，所述无水氯化铝和铝粉的添加量的摩尔比为1.7∶2.1，优选的为1.8∶2.0。
22、优选的，所述氧化物第二相为mgo、b2o3、y2o3、zro2 中的一种，所述前驱体溶胶分别为醋酸镁溶液、硼酸溶液、醋酸钇溶液、醋酸锆溶液。
23、优选的，所述四乙氧基硅烷、无水乙醇、浓硝酸、醋酸、水按照体积比为10:5:1:1:15。
24、本发明提供了一种增韧莫来石陶瓷及其制备方法。具备以下有益效果：
25、1.本发明采用添加莫来石的方法提高陶瓷的力学性能，将莫来石均匀添加到陶瓷材料中，其中莫来石作为基体的增韧相，显著增强了复合材料的断裂韧性和相对强度。
26、2.本发明在传统陶土配方中添加了氧化铝颗粒增韧，通过氧化铝颗粒的弥散或者颗粒的移动，产生一定塑变、沿晶界面滑移带来蠕变、形成裂纹尖端屏蔽、主裂纹周围微开裂或裂纹桥，以及由于氧化铝与高岭石、石英等基体的相热膨胀系数及弹性模量的失配导致的残余热应力与扩散裂纹尖端应力交互作用，使得裂纹产生偏转、分岔、桥联或者钉扎等效果，达到阻止裂纹扩展、提高断裂韧性。
27、3.本发明增加了莫来石纤维，莫来石纤维有桥联、裂纹偏转(或分岔)和纤维拔出等多种增韧补强机理。产生桥联时，莫来石纤维像桥梁一样，牵拉住两裂纹面，阻止裂纹进一步扩展。莫来石纤维与陶基体的结合面为弱结合面，当莫来石的断裂强度超过裂纹的扩张应力时，裂纹偏离原来的前进方向，沿莫来石纤维与基体的结合面扩展，引起界面解离，当扩张应力大于莫来石纤维的断裂强度时，裂纹穿过莫来石纤维。裂纹扩展路径呈现锯齿状，具有比平面裂纹更大的表面积和表面能，可以吸收更多的能量，起到增韧效果。
28、4.本发明利用烧结温度低的锂云母尾料制备陶瓷坯体，在陶瓷坯体中掺入大配比的锂云母尾料，可有效降低其他原料的加入比例，既达到消耗尾泥废渣的目的，又降低了陶瓷坯体的烧成温度和生产成本，变废为宝，实现绿色低碳生产。
1.一种增韧莫来石陶瓷，其特征在于：由以下重量份组成，陶瓷坯料80-120重量份、高岭石20-40重量份、水白云母8-20重量份、莫来石纤维4-8重量份、氧化铝微粒6-12重量份、凹凸棒石14-24重量份和石墨烯6-12重量份。
2.根据权利要求1所述的一种增韧莫来石陶瓷，其特征在于：由以下重量份组成，陶瓷坯料100重量份、高岭石30重量份、水白云母14重量份、莫来石纤维6重量份、氧化铝微粒9重量份、凹凸棒石19重量份和石墨烯9重量份。
3.根据权利要求1所述的一种增韧莫来石陶瓷，其特征在于：所述陶瓷坯料由以下重量份组成，锂云母尾料20-60重量份、硅灰石尾矿20-40重量份、粘土16-36重量份、钾长石5-20重量份、钠长石5-20重量份和石英4-16重量份。
4.一种增韧莫来石陶瓷的制备方法，其特征在于：包括以下步骤，
5.根据权利要求4所述的一种增韧莫来石陶瓷的制备方法，其特征在于：所述陶瓷坯料的制备方法包括以下步骤，
6.根据权利要求4所述的一种增韧莫来石陶瓷的制备方法，其特征在于：所述莫来石纤维的制备方法包括以下步骤，
7.根据权利要求6所述的一种增韧莫来石陶瓷的制备方法，其特征在于：所述步骤四中的离心纺丝过程如下：所述前驱体溶胶在离心力的作用下，从孔径为0.45mm的小孔中高速离心甩出后，再经50-70℃的热空气流进行二次牵引，干燥、固化，最终得到直径均匀且韧性较好的前驱体长纤维，所述纤维长度为35-70cm、直径为10-20um，其中，甩丝头的直径为50mm，高度为40mm，周围均匀分布了16个直径为0.45mm的小孔，离心机的转速为2500-3500r/min，成纤罩内的温度为55-70℃，相对湿度为22%-45%。
8.根据权利要求6所述的一种增韧莫来石陶瓷的制备方法，其特征在于：所述无水氯化铝和铝粉的添加量的摩尔比为1.7∶2.1，优选的为1.8∶2.0。
9.根据权利要求6所述的一种增韧莫来石陶瓷的制备方法，其特征在于：所述氧化物第二相为mgo、b2o3、y2o3、zro2 中的一种，所述前驱体溶胶分别为醋酸镁溶液、硼酸溶液、醋酸钇溶液、醋酸锆溶液。
10.根据权利要求6所述的一种增韧莫来石陶瓷的制备方法，其特征在于：所述四乙氧基硅烷、无水乙醇、浓硝酸、醋酸、水按照体积比为10:5:1:1:15。
