[發明專利]一種高強度氮化硅復合陶瓷材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201610018559.6
• 申請日: 2016-01-08
• 公開（公告）號: CN105541342A
• 公開（公告）日: 2016-05-04
• 發明（設計）人: 梁小利
• 申請（專利權）人: 梁小利
• 主分類號: C04B35/584
• 分類號: C04B35/584;C04B35/626;C04B35/636
• 代理公司: 北京華仲龍騰專利代理事務所(普通合伙) 11548
• 代理人: 姜慶梅

技術領域

本發明涉及陶瓷材料技術領域，具體是一種高強度氮化硅復合陶瓷材料及其 制備方法。

背景技術

陶瓷的發展史是中華文明史的一個重要的組成部分，中國作為四大文明古國 之一，為人類社會的進步和發展做出了卓越的貢獻，其中陶瓷的發明和發展更具 有獨特的意義，中國歷史上各朝各代有著不同藝術風格和不同技術特點。英文中 的“china”既有中國的意思，又有陶瓷的意思，清楚地表明了中國就是“陶瓷 的故鄉”。早在歐洲人掌握瓷器制造技術一千多年前，漢族就已經制造出很精美 的陶瓷器。中國是世界上最早應用陶器的國家之一，而中國瓷器因其極高的實用 性和藝術性而備受世人的推崇。

隨著近代科學技術的發展，近百年來又出現了許多新的陶瓷品種。它們不再 使用或很少使用粘土、長石、石英等傳統陶瓷原料，而是使用其他特殊原料，甚 至擴大到非硅酸鹽，非氧化物的范圍，并且出現了許多新的工藝。美國和歐洲一 些國家的文獻已將“Ceramic”一詞理解為各種無機非金屬固體材料的通稱。因 此陶瓷的含義實際上已遠遠超越過去狹窄的傳統觀念了。

隨著科學技術的發展，市場對陶瓷材料的性能提出了越來越高的要求，傳統 的陶瓷材料已經無法滿足市場的需求，各種高性能的陶瓷及陶瓷基復合材料成為 研究的重點。氮化硅陶瓷是一種高硬度、高強度的陶瓷，且在高溫環境下能夠保 持良好的化學穩定性，從而備受關注。但現有的氮化硅陶瓷的抗彎強度及斷裂韌 性參數已經逐漸無法滿足市場日益提高的要求，氮化硅陶瓷的性能逐漸限制了其 使用范圍，市場需求一種性能更加優異的氮化硅陶瓷。

發明內容

本發明的目的在于提供一種高強度氮化硅復合陶瓷材料及其制備方法，以解 決上述背景技術中提出的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種高強度氮化硅復合陶瓷材料，由以下按照重量份的原料制成：氮化硅陶 瓷粉45-52份、硅化鉭粉末10-15份、納米碳化鎢粉末6-8份、羥乙基纖維素 2-4份、氨基硅烷偶聯劑8-12份、葡萄糖200-230份。

作為本發明進一步的方案：由以下按照重量份的原料制成：氮化硅陶瓷粉 47-51份、硅化鉭粉末11-14份、納米碳化鎢粉末7-8份、羥乙基纖維素3-4份、 氨基硅烷偶聯劑9-11份、葡萄糖210-220份。

作為本發明再進一步的方案：由以下按照重量份的原料制成：氮化硅陶瓷粉 48份、硅化鉭粉末13份、納米碳化鎢粉末7份、羥乙基纖維素3份、氨基硅烷 偶聯劑10份、葡萄糖215份。

所述高強度氮化硅復合陶瓷材料的制備方法，步驟如下：

1)使用去離子水將氨基硅烷偶聯劑稀釋為氨基硅烷偶聯劑稀釋液；

2)稱取氮化硅陶瓷粉，加入至氨基硅烷偶聯劑稀釋液內，在70-85℃下反 應2-3h，獲得氨基氮化硅陶瓷溶液；

3)真空干燥氨基氮化硅陶瓷溶液，獲得氨基氮化硅陶瓷粉末；

4)稱取硅化鉭粉末，并將硅化鉭粉末與氨基氮化硅陶瓷粉末在球磨機內， 球磨處理10-14h，獲得第一混合粉末；

5)稱取葡萄糖，并將葡萄糖與第一混合粉末混合均勻后，在氮氣氣氛下進 行燒結，得到第二混合粉末；

6)稱取納米碳化鎢粉末和羥乙基纖維素，將納米碳化鎢粉末、羥乙基纖維 素及第二混合粉末與去離子水球磨共混，獲得陶瓷料漿，球磨時間為15-20h；

7)將陶瓷料漿注模獲得素坯；

8)將素坯干燥后，在氮氣氣氛下進行燒結，燒結溫度為1750-1950℃，獲 得高強度氮化硅復合陶瓷材料。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：本發明制備的高強度氮化硅復合陶 瓷材料的抗彎強度為565-583MPa，斷裂韌性為7.23-7.92Pa·m^1/2，與現有常規 的氮化硅陶瓷相比，抗彎強度及斷裂韌性得到極大的提高。本發明制備的高強度 氮化硅復合陶瓷材料強度高，能夠滿足市場對陶瓷材料強度越來越高的要求。

具體實施方式

下面結合具體實施方式對本發明的技術方案作進一步詳細地說明。

實施例1

一種高強度氮化硅復合陶瓷材料，由以下按照重量份的原料制成：氮化硅陶 瓷粉45份、硅化鉭粉末10份、納米碳化鎢粉末6份、羥乙基纖維素2份、氨基 硅烷偶聯劑8份、葡萄糖200份。