[發明專利]一種高β相致密氮化硅陶瓷及低溫制備方法

有效

• 申請號: 201911036674.6
• 申請日: 2019-10-29
• 公開（公告）號: CN110590377B
• 公開（公告）日: 2020-11-13
• 發明（設計）人: 趙世賢;郭昂;王戰民;李凌鋒;司瑤晨;王剛;李紅霞
• 申請（專利權）人: 中鋼集團洛陽耐火材料研究院有限公司
• 主分類號: C04B35/584
• 分類號: C04B35/584;C04B35/622;C04B35/64
• 代理公司: 洛陽明律專利代理事務所(普通合伙) 41118
• 代理人: 李娟

本發明屬于氮化硅陶瓷技術領域，涉及一種高β相含量致密氮化硅陶瓷及低溫制備方法。涉及的一種高β相含量致密氮化硅陶瓷的制備原料包括Si₃N₄粉和燒結助劑；燒結助劑為Li_xMO_y型鋰鹽以及一種或多種其它氧化物組成的復合燒結助劑；其中Li_xMO_y型鋰鹽為LiAlO₂、LiYO₂、LiNbO₃、Li₂ZrO₃、LiYbO₂、Li₂SiO₃中的一種，其它氧化物為稀土氧化物或金屬氧化物，Y₂O₃、CeO₂、Yb₂O₃、MgO、CaO、MgAl₂O₄中的一種或多種；所述復合燒結助劑中Li_xMO_y型鋰鹽和其它氧化物質量比為4~12：0~8；所述Si₃N₄粉與復合燒結助劑質量比為85～94：6～15。本發明大大降低了燒結溫度，減少了氮化硅陶瓷的揮發，更好的保持氮化硅陶瓷的優異性能。

技術領域

本發明屬于氮化硅陶瓷技術領域，涉及一種高β相含量致密氮化硅陶瓷及低溫制備方法。

背景技術

氮化硅陶瓷具有良好的耐磨耐蝕性、高的抗彎強度、良好的斷裂韌性、極大的硬度而且理論熱導率值較高(200–300Wm^-1·K^-1)，因此被廣泛用于現代工業中（汽車發動機零部件、核反應堆支撐、刀具、陶瓷裝甲以及航空航天等領域）。致密氮化硅陶瓷的燒結制備一直是研究的熱點，因為氮化硅是一種強共價鍵材料，也因此導致其難以固相燒結，必須加入燒結助劑通過液相作為傳質媒介促進其致密化燒結；目前氮化硅陶瓷制品的生產大多依靠熱壓和氣壓燒結等高成本的燒結方式，同時對燒結溫度的要求十分高（1700-1900℃），且在氮化硅燒結制備過程中存在一個α相向β相的轉變，這個相轉變對于氮化硅陶瓷的致密化程度及力學性能的改善有決定性的影響，而在低溫段很難完成較高的相轉變，也因此極大限制了高性能氮化硅陶瓷在許多高新技術領域的工業化生產和普及應用。

關于氮化硅的制備大多采用高溫下的熱壓或氣壓方式進行燒結：例如：張輝的專利“一種致密化氮化硅陶瓷材料的制備辦法”（公開號CN103553632A）采用的燒結溫度為1750℃～1850℃，燒結溫度高導致所需設備及成本也急劇加大。趙振威的專利“一種提高氮化硅材料性能一致性的燒結方法”（公開號CN104119079A）利用氣壓和熱壓燒結的方式，導致制備成本高、效率低。于方麗的專利“一種氮化硅陶瓷及制備方法”（公開號CN105859301A）采用氣壓燒結方式，燒結溫度也達到1800℃，從而導致成本過高。

氮化硅陶瓷由于其燒結溫度過高，生產設備要求苛刻等問題，致使其工業化生產效率大大降低，目前低溫制備高β相致密氮化硅陶瓷技術的相關研究十分少，因此研究一種低溫制備高性能氮化硅陶瓷制備技術變得極其重要。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明的目的在于提供一種關于高β相致密氮化硅陶瓷及低溫制備方法。

本發明為完成上述發明目的采用如下技術方案：