[發(fā)明專利]一種低溫制備導(dǎo)電Si3N4-ZrB2復(fù)相陶瓷的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410317307.4
• 申請日: 2014-07-04
• 公開（公告）號: CN104355626A
• 公開（公告）日: 2015-02-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郭偉明;古尚賢;蔣強國;熊明;游洋;伍尚華
• 申請（專利權(quán)）人: 廣東工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: C04B35/584
• 分類號: C04B35/584;C04B35/58;C04B35/622
• 代理公司: 廣州粵高專利商標(biāo)代理有限公司 44102
• 代理人: 林麗明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及非氧化物基陶瓷材料領(lǐng)域，具體公開了一種在避免Si₃N₄和ZrB₂反應(yīng)的前提下，低溫制備導(dǎo)電Si₃N₄-ZrB₂復(fù)相陶瓷的方法。?

背景技術(shù)

Si₃N₄陶瓷具有耐磨、耐蝕、耐高溫、抗氧化性、抗熱沖擊及低比重等優(yōu)異性能，使其具備廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，也被認(rèn)為是非常優(yōu)異的高溫結(jié)構(gòu)材料。Si₃N₄陶瓷作為制造電子元器件、機械及其零部件的新材料,早已在進入實用階段，廣泛應(yīng)用于機械、冶金、化工、航天航空、及汽車工業(yè)中的耐高溫、抗氧化性及耐磨損場合，如渦輪葉片、渦輪增壓器、陶瓷軸承及金屬切削刀具等。然而，Si₃N₄陶瓷屬高硬度和高脆性材料,目前較多采用的金剛石砂輪磨削方法只能用于簡單型面加工,而且切削力大、消耗能量多、加工成本高、效率低。Si₃N₄陶瓷的難加工特性極大制約了其廣泛應(yīng)用。?

通過向Si₃N₄陶瓷加入第二導(dǎo)電相顆粒(如TiN、TiC、TiB₂、MoSi₂等)形成導(dǎo)電Si₃N₄基復(fù)相陶瓷，提高其導(dǎo)電性能，進行電火花加工，是實現(xiàn)低成本、大批量加工Si₃N₄陶瓷最常用手段。作為超高溫陶瓷家族(熔點超過3000℃)中的一員，ZrB₂陶瓷具有高熔點、高電導(dǎo)、高熱導(dǎo)及優(yōu)異的力學(xué)性能。將ZrB₂作為導(dǎo)電相加入到Si₃N₄，可以改善其導(dǎo)電性能、加工性能以及耐高溫性能等。然而在1550℃以上，ZrB₂與Si₃N₄會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成ZrN、ZrSi₂、BN等新相：?

2Si₃N₄+9ZrB₂+8N₂＝6ZrN+3ZrSi₂+18BN?

因此，實現(xiàn)Si₃N₄-ZrB₂低溫?zé)Y(jié)致密化，是避免ZrB₂與Si₃N₄之間化學(xué)反應(yīng)，制備具有優(yōu)異性能的導(dǎo)電Si₃N₄-ZrB₂復(fù)相陶瓷的前提。?

現(xiàn)在已有的文獻報道或專利中涉及了以ZrB₂為基體、以Si₃N₄為增強相的ZrB₂-Si₃N₄復(fù)相陶瓷，但均直接忽視了ZrB₂與Si₃N₄高溫反應(yīng)的問題，實際上經(jīng)高溫?zé)Y(jié)后已經(jīng)不是純ZrB₂-Si₃N₄?復(fù)相陶瓷，而是包含了ZrN、ZrSi₂、BN等新的化合物。到目前為止，還未出現(xiàn)以ZrB₂和Si₃N₄原料，以MgO-Re₂O₃(Re₂O₃為稀土氧化物，其中Re是Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb或Lu)作為添加劑，通過熱壓燒結(jié)在低溫下(1550℃以下)成功制備出未發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的導(dǎo)電Si₃N₄-ZrB₂復(fù)合導(dǎo)電陶瓷的報道。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是在避免Si₃N₄和ZrB₂反應(yīng)的前提下，提供一種在低溫下實現(xiàn)導(dǎo)電Si₃N₄-ZrB₂復(fù)相陶瓷燒結(jié)致密的制備方法。?