[發明專利]微量氧化釹添加的復合氮化硅陶瓷的制備方法

無效

• 申請號: 201010620856.0
• 申請日: 2010-12-29
• 公開（公告）號: CN102531624A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 陳海*
• 申請（專利權）人: 蘇州中鋯新材料科技有限公司
• 主分類號: C04B35/584
• 分類號: C04B35/584;C04B35/63;C04B35/622
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

[技術領域]

本發明涉及一種陶瓷材料技術領域，具體是一種氧化釹(Nd₂O₃)作為添加劑無壓燒結生產高性能氮化硅(Si₃N₄)陶瓷的方法。

[背景技術]

氮化硅陶瓷具有優異的高溫力學性能，被公認為是最有發展前途的高溫結構陶瓷材料之一。氮化硅作為一種共價鍵化臺物，擴散系數小，沒有熔點，約在2173K分解成氨和硅，難于燒結。通常的氮化硅陶瓷有反應燒結和熱壓燒結，反應燒結致密度差，力學性能差，熱壓燒結雖然密度高，力學性能好，但成本較高，難以大規模生產。而無壓燒結介于兩者之間，由于氮化硅陶瓷為共價鍵化合物，無壓燒結困難，提高無壓燒結氮化硅陶瓷的密度成為研究熱點，通常加稀土氧化物作為燒結助劑，如氧化銥。但氧化銥的成本較高，對于氮化硅的應用推廣不利。為此我們選用氧化釹作為添加劑以改善氮化硅的燒結密度和力學性能。

[發明內容]

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種氧化釹作為添加劑無壓燒結生產高性能氮化硅陶瓷的方法。本發明生產方法簡單，成本低，易實現產業化生產；本發明的氧化釹作為添加劑無壓燒結生產的氮化硅陶瓷具有密度高，力學性能好的特點。

本發明是通過以下技術方案實現的：

本發明所涉及的氧化釹作為添加劑無壓燒結生產的氮化硅陶瓷，組分及質量百分比含量為：氧化釹8％～15％，氮化硅85％～92％。

所述的氧化釹粒度5～7微米，氮化硅粒度0.4～0.7微米。

本發明所涉及的氧化釹作為添加劑無壓燒結生產的氮化硅陶瓷方法，包括如下步驟：

步驟一，分別稱取氧化釹和氮化硅陶瓷粉體，在行星式球磨機中以每分鐘270～330轉混合2小時，分散介質為無水乙醇，隨后在60℃烘干，時間為2～3小時，得到混合均勻的氧化釹和氮化硅陶瓷混合粉體；

步驟二，將步驟一的混合粉體在75～100Mpa壓力下成型，形成素坯；

步驟三，將步驟二中的素坯在真空碳管爐中在氮氣保護下，在1400～1550℃溫度下保溫12～18小時。

步驟四，將步驟三中燒成的氮化硅陶瓷取出，檢測體積密度和力學性能。

步驟一中，所述氧化釹的重量百分比為8％～15％，氮化硅的重量百分比為85％～92％。

步驟一中，所述氮化硅中α-Si₃N₄含量大于90％。

步驟一中，所述氧化釹中Nd₂O₃含量大于98％。

步驟三中，所述氮氣的壓力為1～2大氣壓。

步驟四中，所述力學性能為抗折強度。

本發明中，所述的氧化釹起到燒結助劑的作用，在1400～1550℃高溫燒結條件下，形成液相，使氮化硅陶瓷致密化。

本發明具有如下的有益效果：氮化硅陶瓷致密程度高，力學性能好，滿足實際使用的需要。該制備方法簡單，成本低，易實現產業化生產。

[具體實施方式]

以下結合實施例對本發明作進一步說明。本發明的生產技術對本專業的人來說是容易實施的。本實施例在以本發明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和過程，但本發明的保護范圍不限于下述的實施例。下列實施例中未注明具體條件的實驗方法，通常按照常規條件，或按照制造廠商所建議的條件。

實施例

氧化釹為贛州嘉潤新材料有限公司，氮化硅粉為德國Starck公司生產的M11粉。按照重量百分比分別稱取8％的氧化釹和92％的氮化硅粉。

將上述兩種粉在行星式球磨機中(南京大學儀器廠QM-3SP2型)混合均勻，轉速300轉，時間1.5小時。將混合粉在80Mpa的壓力下成型，將素坯在真空碳管爐中(上海辰榮電爐有限公司ZT-40-20型)1450℃保溫16小時。

本實施例得到的氮化硅陶瓷的體積密度為3.27g/cm³，抗折強度為657Mpa。