[发明专利]一种高β相致密氮化硅陶瓷及低温制备方法

说明书

本发明属于氮化硅陶瓷技术领域，涉及一种高β相含量致密氮化硅陶瓷及低温制备方法。涉及的一种高β相含量致密氮化硅陶瓷的制备原料包括Si₃N₄粉和烧结助剂；烧结助剂为Li_xMO_y型锂盐以及一种或多种其它氧化物组成的复合烧结助剂；其中Li_xMO_y型锂盐为LiAlO₂、LiYO₂、LiNbO₃、Li₂ZrO₃、LiYbO₂、Li₂SiO₃中的一种，其它氧化物为稀土氧化物或金属氧化物，Y₂O₃、CeO₂、Yb₂O₃、MgO、CaO、MgAl₂O₄中的一种或多种；所述复合烧结助剂中Li_xMO_y型锂盐和其它氧化物质量比为4~12：0~8；所述Si₃N₄粉与复合烧结助剂质量比为85～94：6～15。本发明大大降低了烧结温度，减少了氮化硅陶瓷的挥发，更好的保持氮化硅陶瓷的优异性能。

技术领域

本发明属于氮化硅陶瓷技术领域，涉及一种高β相含量致密氮化硅陶瓷及低温制备方法。

背景技术

氮化硅陶瓷具有良好的耐磨耐蚀性、高的抗弯强度、良好的断裂韧性、极大的硬度而且理论热导率值较高(200–300Wm^-1·K^-1)，因此被广泛用于现代工业中（汽车发动机零部件、核反应堆支撑、刀具、陶瓷装甲以及航空航天等领域）。致密氮化硅陶瓷的烧结制备一直是研究的热点，因为氮化硅是一种强共价键材料，也因此导致其难以固相烧结，必须加入烧结助剂通过液相作为传质媒介促进其致密化烧结；目前氮化硅陶瓷制品的生产大多依靠热压和气压烧结等高成本的烧结方式，同时对烧结温度的要求十分高（1700-1900℃），且在氮化硅烧结制备过程中存在一个α相向β相的转变，这个相转变对于氮化硅陶瓷的致密化程度及力学性能的改善有决定性的影响，而在低温段很难完成较高的相转变，也因此极大限制了高性能氮化硅陶瓷在许多高新技术领域的工业化生产和普及应用。

关于氮化硅的制备大多采用高温下的热压或气压方式进行烧结：例如：张辉的专利“一种致密化氮化硅陶瓷材料的制备办法”（公开号CN103553632A）采用的烧结温度为1750℃～1850℃，烧结温度高导致所需设备及成本也急剧加大。赵振威的专利“一种提高氮化硅材料性能一致性的烧结方法”（公开号CN104119079A）利用气压和热压烧结的方式，导致制备成本高、效率低。于方丽的专利“一种氮化硅陶瓷及制备方法”（公开号CN105859301A）采用气压烧结方式，烧结温度也达到1800℃，从而导致成本过高。

氮化硅陶瓷由于其烧结温度过高，生产设备要求苛刻等问题，致使其工业化生产效率大大降低，目前低温制备高β相致密氮化硅陶瓷技术的相关研究十分少，因此研究一种低温制备高性能氮化硅陶瓷制备技术变得极其重要。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种关于高β相致密氮化硅陶瓷及低温制备方法。

本发明为完成上述发明目的采用如下技术方案：