[发明专利]一种复相陶瓷及其制备方法

说明书

本发明公开了一种复相陶瓷及其制备方法，该复相陶瓷由质量百分比为28～32％Y₂Si₂O₇，27～33％SiC和35～45％β‑Si₃N₄棒状晶体组成。本发明利用Y₂Si₂O₇中的残余Y₂O₃和SiO₂对氮化硅陶瓷的烧结的积极作用，采用Y₂Si₂O₇粉末、SiC粉末和α‑Si₃N₄粉末作为原料，在高温烧结过程中，Y₂Si₂O₇游离出Si⁴⁺和稀土Y³⁺离子促进α‑Si₃N₄在烧结过程中向高长径比的棒状的β‑Si₃N₄相转变，降低Si₃N₄相转变过程中的烧结温度，简化烧结工艺，而且原位生长β‑Si₃N₄棒晶，可以类似于纤维增强的作用，从而提高相陶瓷的力学性能。本发明中Y₂Si₂O₇粉末起到烧结助剂的作用，从而可以提升碳化硅陶瓷的致密性，增强复相陶瓷材料的密度和力学性能。

技术领域

本发明属于陶瓷材料技术领域，具体涉及一种复相陶瓷及其制备方法。

背景技术

Y₂Si₂O₇陶瓷、Si₃N₄陶瓷和SiC陶瓷都具有很好的耐高温、抗化学腐蚀和抗热冲击性能，在耐高温材料领域有很好的应用前景。但是单一的陶瓷都存在一定的缺陷，如Si₃N₄陶瓷在制备过程一般需要采用热压烧结(HP)、气压烧结(GPS)、热等静压烧结(HIP)工艺，才能使Si₃N₄陶瓷的致密化及促进α-Si₃N₄向β-Si₃N₄相的转变，工艺的烧结温度一般高达1900℃以上，从而导致Si₃N₄陶瓷制品的价格较为昂贵，而且Si₃N₄陶瓷由于共价键的原因易脆断。又如SiC陶瓷由于碳化硅的强共价键性，必须在坯体中加入氧化铝等作为烧结助剂形成液相才能使碳化硅坯体致密化。

为解决单一的陶瓷材料的缺陷，复相陶瓷成为当前的一个研究热点。复相陶瓷利用陶瓷材料之间的互补性，将多种陶瓷材料混合后通过烧结等工艺获得，从而解决改善单一材料的劣势。为提高SiC陶瓷的力学性能，专利号CN103664179B中公开了β-Sialon-Si₃N₄-SiC复合陶瓷材料，虽然其综合力学强度有一定的提升，但是这种复合陶瓷材料的制备工艺相当的复杂，而且其密度仅有2.7～2.85gcm³，抗弯强度介于170～180MPa之间，综合力学性能提升有限，因而限制了其应用。

发明内容

本发明的目的提供一种密度高、综合力学性能好且工艺简单的复相陶瓷及其制备方法。

本发明这种复相陶瓷，由质量百分比为28～32％Y₂Si₂O₇，27～33％SiC和35～45％Si₃N₄为β-Si₃N₄棒状晶体组成。