[发明专利]一种致密化氮化硅陶瓷材料及其制备方法

说明书

一种致密化氮化硅陶瓷及其制备方法，涉及陶瓷材料领域，其采用α‑氮化硅粉体配合少量的烧结助剂进行烧结，以β‑氮化硅晶种诱导α‑氮化硅粉体的晶型转化，以增加产品密度。同时，其三段烧结的形式，一段烧结在较低气压和较低温度下进行，让助剂形成液相，并在α‑氮化硅粉体中均匀分布；二段烧结在一段烧结的基础上提高了温度，让α‑氮化硅粉体能够由α相相变为β相，同时通过溶解析出在β‑氮化硅晶种表面生长，并将素坯表面的气孔封闭；最后在二段烧结的基础上增大气压，使素坯进一步致密化，得到氮化硅陶瓷。通过上述方法制备得到的致密化氮化硅陶瓷，其密度接近氮化硅的理论密度，具有高强度、高韧性、耐磨耐腐蚀的特点。

技术领域

本发明涉及陶瓷材料领域，具体而言，涉及一种致密化氮化硅陶瓷材料及其制备方法。

背景技术

氮化硅陶瓷是一类性能优异的结构陶瓷，其在各种温度下均具有极高的强度和抗破坏韧性，同时其还具有较高的热稳定性、硬度、耐磨性、抗氧化性、抗腐蚀性等，是一种极具发展潜力的结构陶瓷，被广泛应用于一些高精尖领域。

现有制备氮化硅陶瓷的方法包括热压法、热等静压法、气压烧结法等，由于不同工艺产生的气孔率不同，其制备的氮化硅陶瓷密度参差不齐，一般能达到为理论密度的80％以上。但随着人们对结构陶瓷的性能要求越来越高，这些低密度的氮化硅陶瓷已经难以满足人们的需求，发展一种致密化氮化硅陶瓷及其制备方法十分有必要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种致密化氮化硅陶瓷的制备方法，其操作简单方便，能够高效生产高度致密化的氮化硅陶瓷。

本发明的另一目的在于提供一种致密化氮化硅陶瓷，其密度接近氮化硅的理论密度，具有高强度、高韧性、耐磨耐腐蚀的特点。

本发明的实施例是这样实现的：

一种致密化氮化硅陶瓷材料的制备方法，其包括：

将100～120重量份的α-氮化硅粉体、0.5～2重量份的金属氧化物、1～5重量份的稀土氧化物以及7～10重量份的β-氮化硅晶种均匀混合，并压制成素坯；

将素坯在氮气压力0.1～0.3Mpa，温度1300～1500℃下进行一段烧结；随后在氮气压力0.1～0.3Mpa，温度1600～1800℃下进行二段烧结；最后在氮气压力1.5～2Mpa，温度1800～2000℃下进行三段烧结。

一种致密化氮化硅陶瓷材料，其由上述致密化氮化硅陶瓷材料的制备方法制备得到。

本发明实施例的有益效果是：

本发明实施例提供了一种致密化氮化硅陶瓷及其制备方法，其采用α-氮化硅粉体配合少量的烧结助剂进行烧结，以β-氮化硅晶种诱导α-氮化硅粉体的晶型转化，以增加产品密度。同时，其三段烧结的形式，一段烧结在较低气压和较低温度下进行，让助剂形成液相，并在α-氮化硅粉体中均匀分布；二段烧结在一段烧结的基础上提高了温度，让α-氮化硅粉体能够由α相相变为β相，同时通过溶解析出在β-氮化硅晶种表面生长，并将素坯表面的气孔封闭；最后在二段烧结的基础上增大气压，使素坯进一步致密化，得到氮化硅陶瓷。通过上述方法制备得到的致密化氮化硅陶瓷，其密度接近氮化硅的理论密度，具有高强度、高韧性、耐磨耐腐蚀的特点。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

下面对本发明实施例的一种致密化氮化硅陶瓷及其制备方法进行具体说明。

本发明实施例提供了一种致密化氮化硅陶瓷材料的制备方法，其包括：