[发明专利]以β-Sialon为过渡层的Al2O3-Si3N4梯度材料的制备方法无效
| 申请号： | 201210210167.1 | 申请日： | 2012-06-25 |
| 公开（公告）号： | CN102718496A | 公开（公告）日： | 2012-10-10 |
| 发明（设计）人： | 王林江;谢襄漓;张烨;马国斯;易文龙 | 申请（专利权）人： | 桂林理工大学 |
| 主分类号： | C04B35/622 | 分类号： | C04B35/622;C04B35/599;C04B35/584;C04B35/10;B32B18/00 |
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| 地址： | 541004 广*** | 国省代码： | 广西;45 |
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| 摘要： | |||
| 搜索关键词： | sialon 过渡 al sub si 梯度 材料 制备 方法 | ||
技术领域
本发明涉及一种用于连接金属和陶瓷材料的Al2O3-Si3N4梯度材料的制备方法，特别涉及以β-Sialon为过渡层的Al2O3-Si3N4梯度材料的制备方法。
背景技术
Si3N4陶瓷以其优良的高温力学性能和良好的耐腐蚀、耐磨损等性能,在信息工程、航空航天、能源交通、武器装备等高技术领域中有着十分广泛的应用前景。但也由于其脆性大、延性低、难以变形和切削加工困难等缺点，使得Si3N4在许多领域的使用受到限制。Si3N4陶瓷要获得更广泛的应用, 往往必须要解决它们之间以及它们和金属的接合问题。Si3N4与金属的连接，目前还有许多问题没有完全解决，其中最主要的问题是连接界面应力缓和问题。
Al2O3是广泛使用的结构陶瓷之一，其热膨胀系数（8.8×10-6/℃）较Si3N4的热膨胀系数（3.6×10-6/℃）大，更接近金属的热膨胀系数（304不锈钢在0-100℃的平均热膨胀系数为9.6×10-6/℃）。且Al2O3陶瓷与金属之间可以通过添加Ti、Au、Ag、Cu等活性组分使其表面润湿而实现焊料夹层连接。这样，如果以功能梯度技术实现Si3N4与Al2O3之间的梯度连接，再利用Al2O3与金属的连接，将有效解决Si3N4和金属的连接问题。
Sialon是Si3N4-SiO2-Al2O3-AlN体系中的固溶体系列，Sialon系列不仅化学成分相近，而且具有相似的层状结构特征，单位晶胞a轴尺寸相近，随着其成分中的阳离子/阴离子比的变化，不同固溶体每个单位晶胞所包含的结构单元层数目相应变化，其c轴尺寸和结构类型发生有规律的连续变化。更重要的是，Sialon固溶体在物理和化学性能上与Si3N4和Al2O3相适应。由于金属-氮之间键的共价性强于金属-氧键，在不同结构相中，原子间键的共价/离子比将发生连续变化，其性质也将发生有规律的梯度变化。因此，由于材料组成和结构的同步梯度变化，用Sialon作为过渡层可以实现以Si3N4和Al2O3为端元组分的梯度材料的热应力最小，这是梯度材料最重要的性能要求之一。β-sialon的通式一般写为Si6-zAlzOzN8-z，其中0<Z≤4.2。其晶粒通常为长柱状，因而其陶瓷体的韧性强度较好。
关于通过梯度材料技术缓解金属-陶瓷材料之间的热应力问题，前人进行了大量研究，如张联盟等的专利“金属-陶瓷梯度功能材料热应力缓和设计方法”（CN93108448.2）,唐竹兴等的专利“金属-陶瓷梯度材料的制备方法”（CN200310114501.4）, 郭志猛等的专利“一种金属陶瓷梯度材料的制备方法”（CN200510086813.8）。但未见用于连接金属和陶瓷材料的以β-Sialon为过渡层的Al2O3-Si3N4梯度材料制备的有关报道。
发明内容
本发明的目的是针对金属与陶瓷材料的连接问题，提供一种以β-Sialon为过渡层，以Al2O3和Si3N4为端元组分的梯度材料的制备方法。
具体步骤为：
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