[发明专利]一种碳化硅晶须/碳化硅颗粒复合粉体的制备与应用

摘要

本发明公开了一种利用固相反应法合成碳化硅晶须/碳化硅颗粒复合粉，并进一步通过烧结获得SiC晶须/SiC颗粒协同增韧氮化硅多孔陶瓷的方法；首先制备SiC晶须/SiC颗粒复合粉，以氮化硅和炭黑为原料、氧化硼为催化剂，氩气气氛下在高温炉中高温合成，自然冷却至室温后，在氧化气氛下除碳得到SiC晶须/SiC颗粒复合粉；随后，将此复合粉和氮化硅按一定比例混合，加入烧结助剂和结合剂，冷等静压成型，干燥、烧结，得到SiC晶须/SiC颗粒协同增韧氮化硅多孔陶瓷气。所得到的该多孔陶瓷气的气孔率在38％以上，与未加SiC晶须/SiC颗粒复合粉的材料相比，弯曲强度提高18％以上，断裂韧性提高80％以上；所得到的这种材料能明显改善氮化硅陶瓷的脆性，且生产成本低，制备方法简单。

主权项

1.一种碳化硅晶须/碳化硅颗粒复合粉体用于协同增韧氮化硅多孔陶瓷的用途，其特征在于，包括以下步骤：1)将氮化硅粉、炭黑和B₂O₃共磨至混合均匀，其中，氮化硅粉为β‑Si₃N₄粉，呈柱状，直径10μm，长度20～40μm，主晶相β‑Si₃N₄含量大于85％；炭黑呈粒状，粒径5～20μm；2)将混合后的原料放入高温气氛炉中，氩气保护，保持炉内压力0.11Mpa，以10℃/min的升温速度升温至1450～1550℃，保温3小时后，随炉体自然冷却至室温；3)将获得的粉体在高温炉中，氧化气氛下升温至500℃保温6小时，随后继续升温至900℃保温1小时，除去未反应的炭黑，得到SiC晶须/SiC颗粒复合粉体，包括：占复合粉体总质量50％～60％的SiC晶须，直径为0.5～1.0μm、占复合粉体总质量10％～20％的SiC颗粒以及余量的氮化硅粉；4)取一定量β‑Si₃N₄粉和所述复合粉体为原料，外加烧结助剂和结合剂混合均匀，密封放置；5)先机压成型，再冷等静压成型得到坯体；6)将坯体干燥；7)将干燥后的坯体在氮气气氛下以不低于10℃/min的升温速度升至1780℃并保温，保持炉内压力0.6MPa，完成后随炉体自然冷却至室温。