[发明专利]一种具有高温塑性的超细晶Sialon基陶瓷材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种具有高温塑性的超细晶Sialon基陶瓷材料及其制备方法，属于陶瓷材料技术领域。本发明以GH4169高温合金金属烧结助剂、Y₂O₃和Al₂O₃无机氧化物烧结助剂作为复合烧结助剂，在液相助烧阶段，复合烧结助剂根据熔点温度的不同形成分阶段烧结致密化过程，促进Sialon陶瓷材料的液相烧结，加速致密化进程，降低Sialon基陶瓷的烧结温度。同时在以GH4169高温合金为主的液相中，其所包含的Cr、Fe、Ni、Nb、Mo元素向晶界聚集，并与部分游离的Si元素反应，易在晶界处形成熔点较低的晶间玻璃相，使制备的超细晶Sialon基陶瓷具备高温塑性。

技术领域

本发明涉及陶瓷材料技术领域，特别涉及一种具有高温塑性的超细晶Sialon基陶瓷材料及其制备方法。

背景技术

Sialon陶瓷作为Si-Al-O-N四元系的高温结构材料，不仅具有优异的机械力学性能，如高温强度、高硬度和较好的断裂韧性等；而且具有优越的物理性能，如耐蠕变性能、抗氧化性能和抗热震性能，在高温结构陶瓷材料中有着广阔的发展前景，在交通运输、石油化工、金属冶炼、航空航天等领域有着广泛的应用。

目前，Sialon陶瓷材料普遍具有硬脆性，其高温塑性差，使其存在加工成本高、加工困难、可靠性不高等问题，难以加工出形状复杂的陶瓷零部件，严重阻碍了陶瓷材料的实际应用。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种具有高温塑性的超细晶Sialon基陶瓷材料及其制备方法，本发明提供的Sialon基陶瓷材料晶粒尺寸细小均匀，致密度高，具有优异的高温塑性。

为了实现上述发明的目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种具有高温塑性的超细晶Sialon基陶瓷材料的制备方法，其包括以下步骤：

S1、将非晶纳米Si₃N₄粉、纳米AlN粉和复合烧结助剂进行混合，得到混合粉末；

S2、将步骤S1中得到的混合粉末进行放电等离子烧结，得到超细晶Sialon基陶瓷材料；

所述复合烧结助剂包括GH4169高温合金粉末、Y₂O₃粉和Al₂O₃粉。

优选的，所述混合粉末中，非晶纳米Si₃N₄粉的质量百分含量为45％～50％，纳米AlN粉的质量百分含量为2％～5％，Y₂O₃粉的质量百分含量为3％～5％，Al₂O₃粉的质量百分含量为5％～7％，GH4169高温合金粉末的质量百分含量为38％～42％。

优选的，所述非晶纳米Si₃N₄粉的粒径为20～25nm；所述纳米AlN粉的粒径为38～42nm；所述Y₂O₃粉的粒径为18～22nm；所述Al₂O₃粉的粒径为18～22nm；所述GH4169高温合金粉的粒径为45～85μm。

优选的，步骤S1中混合方法为湿法球磨，所述湿法球磨的介质为无水乙醇；所述球磨的时间为2～4h，转速为200～300rpm。

优选的，所述烧结温度为1200℃～1300℃，升温到所述烧结温度的速率为10～50℃/min。

优选的，所述放电等离子烧结的压力为25～35MPa，烧结保温时间为45～75min。