[发明专利]一种高热导率、高强度氮化硅陶瓷材料及其制备方法

权利要求书

1.一种高热导氮化硅陶瓷材料，其特征在于，所述高热导氮化硅陶瓷材料的原料组成包括α-Si₃N₄和烧结助剂；所述烧结助剂为稀土金属单质和碱土金属氧化物，总含量为2～12mol%；所述稀土金属单质选自La、Yb、Lu、Er、Tm、Sm、Gd、Ce、Pr、Nd、Pm、Eu、Tb、Ho、Dy中的至少一种；所述碱土金属氧化物为MgO、CaO和BaO中的至少一种；所述稀土金属单质和碱土金属氧化物的摩尔比为1:10～10:1；

所述的高热导氮化硅陶瓷材料的制备方法包括：

（1）按照所述高热导氮化硅陶瓷材料的原料组成称取α-Si₃N₄粉体和烧结助剂并混合，得到混合粉体；

（2）将所得混合粉体压制成型后，先在300～1600℃下进行预烧结处理1～8小时，再于1780～1950℃下进行烧结处理，得到所述高热导氮化硅陶瓷材料；所述烧结处理的方式为气压烧结，所述气压烧结的气氛为氮气，气压≥1MPa；

所述高热导氮化硅陶瓷材料的热导率为61.25～125.7 W/(m·K)，抗弯强度为635～985 MPa，断裂韧性为6.89～9.86 MPa·m^1/2。

2.根据权利要求1所述的高热导氮化硅陶瓷材料，其特征在于，所述烧结助剂的总含量为5～10mol%。

3.根据权利要求1所述的高热导氮化硅陶瓷材料，其特征在于，所述稀土金属单质和碱土金属氧化物的摩尔比1:5～5:1。

4.根据权利要求1所述的高热导氮化硅陶瓷材料，其特征在于，所述混合的方式为采用真空球磨罐湿法球磨后，再经旋转蒸发干燥或真空干燥，得到混合粉体；所述真空球磨罐中的球磨氛围为真空气氛、惰性气氛、或氮气气氛。

5.根据权利要求1所述的高热导氮化硅陶瓷材料，其特征在于，所述压制成型的方式为干压成型或/和等静压处理；所述干压成型的压力为10～50MPa，所述等静压处理的压力为100～300MPa。

6.根据权利要求5所述的高热导氮化硅陶瓷材料，其特征在于，所述压制成型的方式为先干压成型后等静压处理。

7.根据权利要求1所述的高热导氮化硅陶瓷材料，其特征在于，所述预烧结处理的气氛为真空气氛、氮气气氛、或惰性气氛，所述惰性气氛为氩气气氛。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的高热导氮化硅陶瓷材料，其特征在于，所述烧结处理的时间≥2小时。

9.根据权利要求1-7中任一项所述的高热导氮化硅陶瓷材料，其特征在于，所述烧结处理的升温速率为1～15℃/分钟。

10.根据权利要求1-7中任一项所述的高热导氮化硅陶瓷材料，其特征在于，在烧结处理完成之后，先以≤20℃/分钟的降温速率冷却至800～1200℃，然后随炉冷却至室温。