[發(fā)明專利]一種復(fù)相陶瓷及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810508754.6
• 申請日: 2018-05-24
• 公開（公告）號: CN108439995B
• 公開（公告）日: 2020-12-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 羅志偉;盧安賢;張巖;張靜;劉建磊
• 申請（專利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類號: C04B35/584
• 分類號: C04B35/584;C04B35/80;C04B35/622;C04B35/64
• 代理公司: 長沙永星專利商標事務(wù)所(普通合伙) 43001
• 代理人: 周詠

本發(fā)明公開了一種復(fù)相陶瓷及其制備方法，該復(fù)相陶瓷由質(zhì)量百分比為28～32％Y₂Si₂O₇，27～33％SiC和35～45％β?Si₃N₄棒狀晶體組成。本發(fā)明利用Y₂Si₂O₇中的殘余Y₂O₃和SiO₂對氮化硅陶瓷的燒結(jié)的積極作用，采用Y₂Si₂O₇粉末、SiC粉末和α?Si₃N₄粉末作為原料，在高溫燒結(jié)過程中，Y₂Si₂O₇游離出Si⁴⁺和稀土Y³⁺離子促進α?Si₃N₄在燒結(jié)過程中向高長徑比的棒狀的β?Si₃N₄相轉(zhuǎn)變，降低Si₃N₄相轉(zhuǎn)變過程中的燒結(jié)溫度，簡化燒結(jié)工藝，而且原位生長β?Si₃N₄棒晶，可以類似于纖維增強的作用，從而提高相陶瓷的力學(xué)性能。本發(fā)明中Y₂Si₂O₇粉末起到燒結(jié)助劑的作用，從而可以提升碳化硅陶瓷的致密性，增強復(fù)相陶瓷材料的密度和力學(xué)性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于陶瓷材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種復(fù)相陶瓷及其制備方法。

背景技術(shù)

Y₂Si₂O₇陶瓷、Si₃N₄陶瓷和SiC陶瓷都具有很好的耐高溫、抗化學(xué)腐蝕和抗熱沖擊性能，在耐高溫材料領(lǐng)域有很好的應(yīng)用前景。但是單一的陶瓷都存在一定的缺陷，如Si₃N₄陶瓷在制備過程一般需要采用熱壓燒結(jié)(HP)、氣壓燒結(jié)(GPS)、熱等靜壓燒結(jié)(HIP)工藝，才能使Si₃N₄陶瓷的致密化及促進α-Si₃N₄向β-Si₃N₄相的轉(zhuǎn)變，工藝的燒結(jié)溫度一般高達1900℃以上，從而導(dǎo)致Si₃N₄陶瓷制品的價格較為昂貴，而且Si₃N₄陶瓷由于共價鍵的原因易脆斷。又如SiC陶瓷由于碳化硅的強共價鍵性，必須在坯體中加入氧化鋁等作為燒結(jié)助劑形成液相才能使碳化硅坯體致密化。

為解決單一的陶瓷材料的缺陷，復(fù)相陶瓷成為當前的一個研究熱點。復(fù)相陶瓷利用陶瓷材料之間的互補性，將多種陶瓷材料混合后通過燒結(jié)等工藝獲得，從而解決改善單一材料的劣勢。為提高SiC陶瓷的力學(xué)性能，專利號CN103664179B中公開了β-Sialon-Si₃N₄-SiC復(fù)合陶瓷材料，雖然其綜合力學(xué)強度有一定的提升，但是這種復(fù)合陶瓷材料的制備工藝相當?shù)膹?fù)雜，而且其密度僅有2.7～2.85gcm³，抗彎強度介于170～180MPa之間，綜合力學(xué)性能提升有限，因而限制了其應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的提供一種密度高、綜合力學(xué)性能好且工藝簡單的復(fù)相陶瓷及其制備方法。

本發(fā)明這種復(fù)相陶瓷，由質(zhì)量百分比為28～32％Y₂Si₂O₇，27～33％SiC和35～45％Si₃N₄為β-Si₃N₄棒狀晶體組成。