[发明专利]一种反应烧结氮化硅-氮化硼复相陶瓷的快速氮化制备方法

摘要

本发明公开了一种反应烧结氮化硅-氮化硼复相陶瓷的快速氮化制备方法，采用反应烧结工艺，以硅粉和六方氮化硼粉为基本原料，氧化锆粉作为催化剂，氧化钇为烧结助剂；本发明公开的制备方法可在2.3~5.5小时的较短时间内氮化烧结制备出完全氮化的氮化硅-氮化硼复合材料；相比较于传统工艺，本方法所获得的氮化硅-氮化硼复相陶瓷具有低成本、尺寸不收缩，工艺简单的优势；而且氮化率接近百分之百，力学性能优异；该方法适宜制备复杂形状、大规模工业化推广的陶瓷元件，在工程实际中具有显著的应用潜质。

主权项

一种反应烧结氮化硅‑氮化硼复相陶瓷的快速氮化制备方法，其特征在于：包括以下的步骤：步骤1：将中位粒径为5~30微米的硅粉，用质量浓度为10~15%的稀盐酸进行酸洗处理12~24小时，然后用去离子水清洗并干燥，得到预氮化的硅粉；步骤2：将步骤1获得的预氮化的硅粉与六方氮化硼、氧化锆和氧化钇粉混合得到基本原料，所述基本原料中各组分的重量百分比为：硅30~70%；六方氮化硼10~60%；氧化锆5~10%；氧化钇5~10%；然后以重量为基本原料1~2倍的无水乙醇为介质球磨12‑24小时，得到混合均匀的浆料，随后将浆料在60~80℃的真空干燥箱内干燥8~14小时，过筛网分散得到粉料，随后将粉料在模具中模压成厚度为5~10mm的素坯，并将素坯等静压处理，得到预烧结体；步骤3：将步骤2获得的预烧结体置入真空烧结炉中，用0.5~1h快速升温到1100℃的起始氮化温度，通入流通氮气，始终保持0.10~0.14MPa的微正压氮气氛；以5~20℃/分钟的升温速率从1100℃升高到1400℃氮化，并保温1~2小时；然后以5~30℃/分钟的升温速率从1400℃升高到1550℃烧结处理，并保温1~2小时；最终，用2.3~5.5小时氮化烧结时间得到反应烧结氮化硅‑氮化硼复相陶瓷。