[发明专利]一种晶粒[00l]高度定向的氮化硅基陶瓷及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种晶粒[00l]高度定向的氮化硅基陶瓷的制备方法，其特征在于，所述氮化硅基陶瓷是将致密度为50%以上的实心柱状的氮化硅基陶瓷素坯经表面喷涂离型剂，制得含有喷涂层的氮化硅基陶瓷素坯；然后将其置于高温可塑性套环中形成一整体，并将该整体放入涂敷润滑剂的通孔模具中，再在该整体端面涂敷润滑剂，以柱状空心加压杆为阳模，将模具及素坯套环部件一体置于高温炉中，经阳模轴向加压升温至1600~1900 ℃，并在该温度范围内轴向加压20~80 MPa煅烧保温5~120 min制得；所述氮化硅基陶瓷中80%数量以上长柱状Si₃N₄晶粒的[00l]晶向方向与加压杆轴向的夹角小于30°，夹角角度平均值为2~15°；所述氮化硅基陶瓷的定向指数为0.67~0.96；所述氮化硅基陶瓷素坯中Si₃N₄的体积分数大于60%，所述氮化硅基陶瓷素坯的截面尺寸与阳模的内孔截面尺寸的比值为大于2小于10；所述离型剂为六方氮化硼或/和石墨粉，所述喷涂层的厚度为0.01~0.2 mm；所述高温可塑性套环为二氧化硅玻璃、高硼硅玻璃、二硅化钼陶瓷、二氧化锆陶瓷中的一种，所述高温可塑性套环的高度与含有喷涂层的氮化硅基陶瓷素坯的高度一致，所述高温可塑性套环的内孔形状及尺寸与喷涂离型剂后素坯外形及尺寸一致；所述润滑剂为六方氮化硼粉或过渡金属硫化物粉，所述润滑剂的涂敷厚度为0.05~0.5 mm；所述经阳模轴向加压升温的过程为：经阳模轴向加压0.5~5 MPa下升温至1200~1400 ℃，后经轴向加压5~30 MPa下升温至1400~1600 ℃，再经阳模轴向加压20~80 MPa下升温至1600~1900 ℃并保温保压煅烧；所述润滑剂一方面在素坯径向变形中阻隔阳模端面与素坯套环的直接接触，并形成密封作用，防止套环高温下从模具间隙渗出；另一方面在素坯滑动收缩及变形过程跟随素坯表面嵌入阳模内孔的内壁；所述高温可塑性套环部件的作用为辅助传压，其为致密块体，在高温下不产生收缩，仅发生变形，通过控制其体积比例可调节素坯的轴向变形量与径向变形量，实现素坯的可控变形。

2.根据权利要求1所述的晶粒[00l]高度定向的氮化硅基陶瓷的制备方法，其特征在于，所述通孔模具及阳模由石墨，碳化硅，氮化硼或过渡金属碳化物硬质合金材料制成。

3.一种晶粒[00l]高度定向的氮化硅基陶瓷，其特征在于，所述氮化硅基陶瓷是由权利要求1或2所述的方法制备得到。

4.权利要求3所述的晶粒[00l]高度定向的氮化硅基陶瓷在刀具、轴承或散热基片领域中的应用。