[发明专利]高压烧结组合模具及其制备纳米陶瓷的高压快速烧结方法

权利要求书

1.一种高压烧结组合模具，其特征在于：该模具的组合状态为，包括中空圆柱体状的外模(1)，所述外模(1)的侧面设置有热电偶插入的通孔(8)，设置在外模(1)中空腔体中的中空圆柱体状的内模(5)，内模(5)的侧面设置有热电偶插入的盲孔(9)，所述外模(1)和内模(5)为紧配合且使得外模(1)侧面的热电偶插入通孔(8)和内模(5)侧面的热电偶插入盲孔(9)的中心线重合，半插入内模(5)中空腔体上下两端的一对圆柱体状的内压头(6)，所述一对内压头(6)插入内模(5)中的圆形面和内模(5)的中空腔体形成模腔(7)，设置在一对内压头(6)外的一对圆柱体状的金属叠片(4)，设置在一对金属叠片(4)外的圆柱体状的陶瓷叠片(3)，设置在一对陶瓷叠片(3)外的圆柱体状的外压头(2)，所述陶瓷叠片(3)和外压头(2)和外模(1)紧配合。

2.根据权利要求1所述的组合模具，其特征在于：所述外模(1)侧面设置的热电偶插入通孔(8)位于侧面上下居中位置。

3.根据权利要求1所述的组合模具，其特征在于：所述内模(5)侧面设置的热电偶插入盲孔(9)位于侧面上下居中位置。

4.根据权利要求2或3所述的组合模具，其特征在于：所述外压头(2)与内压头(6)的截面积之比为4∶1～36∶1。

5.根据权利要求2或3所述的组合模具，其特征在于：所述外模(1)、内模(5)和外压头(2)材质为石墨，金属叠片(4)材质为超高温合金，陶瓷叠片(3)和内压头(6)材质为碳化硅陶瓷。

6.根据权利要求5所述的组合模具，其特征在于：所述超高温合金为耐温等级为1000℃以上的Ni基、Co基、Nb基或者Ti基合金。

7.根据权利要求5所述的组合模具，其特征在于：所述碳化硅陶瓷为采用AlN和Lu₂O₃为烧结助剂的加压烧结而成的的碳化硅陶瓷。

8.一种制备纳米陶瓷的高压快速烧结方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1：将纳米陶瓷粉末装入权利要求1所述高压烧结组合模具的模腔(7)中，然后将高压烧结组合模具组装；

步骤2：将装有纳米陶瓷粉末的高压烧结组合模具置于等离子烧结炉中进行烧结：加热速率100-300℃/min，烧结压力100-1000MPa，烧结温度500-800℃，烧结保温时间3-10min，保温结束后解除压力，随等离子烧结炉冷却至室温即可。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：步骤1所述的纳米陶瓷粉末的平均粒径小于等于50nm。