[发明专利]一种低成本、快速制备高导热Si3N4陶瓷的方法

摘要

本发明公开了一种低成本、快速制备高导热Si₃N₄陶瓷的方法，本发明以Si粉为原料，以ZrO₂粉为氮化催化剂，以ZrO₂-MgO-Re₂O₃为烧结助剂，其中Re₂O₃为稀土氧化物，Si、ZrO₂和MgO-Re₂O₃按质量分数比经混料、干燥后得到Si-ZrO₂-MgO-Re₂O₃混合粉体；混合粉体通过两步保温法，无压烧结获得高导热Si₃N₄陶瓷；该方法所制备的陶瓷材料的相对密度高于95％，硬度为8～20GPa，断裂韧性为3～8MPa·m^1/2，抗弯强度为200～1000Mpa，热导率为20～100W·m^-1·K^-1；本发明通过引入ZrO₂催化剂加快Si粉氮化，引入ZrO₂-MgO-Re₂O₃改善Si₃N₄致密化，实现了低成本、快速制备高导热Si₃N₄陶瓷。

主权项

一种低成本、快速制备高导热Si₃N₄陶瓷的方法，其特征在于包括如下步骤： (1)以Si粉为原料，以ZrO₂粉为氮化催化剂，以ZrO₂‑MgO‑Re₂O₃为烧结助剂，其中Re₂O₃为稀土氧化物，Re是Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb或Lu；按Si：ZrO₂：MgO‑Re₂O₃的质量分数比为60～98％：1～20％：1～20％的配比经混料、干燥后，得到Si‑ZrO₂‑MgO‑Re₂O₃混合粉体；所述的MgO‑Re₂O₃中的MgO：Re₂O₃质量分数比为1～99％：99～1％； (2)将Si‑ZrO₂‑MgO‑Re₂O₃混合粉体放入模具中，通过冷等静压成型获得坯体； (3)将Si‑ZrO₂‑MgO‑Re₂O₃坯体通过两步保温法无压烧结制备高导热Si₃N₄陶瓷。