[發明專利]一種具有優異高溫性能的多孔氮化硅陶瓷及其制備方法

在審

• 申請號: 202010022989.1
• 申請日: 2020-01-09
• 公開（公告）號: CN111187072A
• 公開（公告）日: 2020-05-22
• 發明（設計）人: 曾宇平;張葉;左開慧;夏詠鋒;姚冬旭;尹金偉;梁漢琴
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海硅酸鹽研究所
• 主分類號: C04B35/591
• 分類號: C04B35/591;C04B35/622;C04B38/00
• 代理公司: 上海瀚橋專利代理事務所(普通合伙) 31261
• 代理人: 曹芳玲;鄭優麗

1.一種多孔氮化硅陶瓷的制備方法，其特征在于，包括：

（1）將硅粉、氮化硅粉和燒結助劑混合，得到混合粉體；

（2）將所得混合粉體壓制成型后，得到生坯；

（3）采用由硅粉和氮化硅粉組成的埋粉包埋所得生坯，然后在氮氣氣氛中進行點火，引發自蔓延合成，得到所述多孔氮化硅陶瓷；

所述燒結助劑選自Yb₂O₃、La₂O₃中的至少一種；所述混合粉體中燒結助劑的添加量為硅粉和氮化硅粉總質量的0.1～0.6wt%。

2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述硅粉的粒度為1～10μm；所述氮化硅粉的粒度為1～10μm。

3.根據權利要求1或2所述的制備方法，其特征在于，所述硅粉的純度為90～99.9%；所述氮化硅粉中α相氮化硅的含量為90～99%。

4.根據權利要求1-3中任一項所述的制備方法，其特征在于，步驟（1）中，所述硅粉和氮化硅粉的質量比為(6～3):(4～7)。

5.根據權利要求1-4中任一項所述的制備方法，其特征在于，所述埋粉中硅粉和氮化硅粉的質量比為(6～3):(4～7)，優選為4:6。

6.根據權利要求1-5中任一項所述的制備方法，其特征在于，所述氮氣氣氛的壓力為3～10 MPa。

7.根據權利要求1-6中任一項所述的制備方法，其特征在于，所述壓制成型的方式為干壓成型或/和冷等靜壓成型；所述干壓成型的壓力為5～20MPa；所述冷等靜壓的壓力為20～100 MPa。

8.一種根據權利要求1-7中任一項所述的制備方法制備的多孔氮化硅陶瓷，其特征在于，所述多孔氮化硅陶瓷的微觀形貌為互鎖的長棒狀晶粒；所述長棒狀晶粒的組分為β-Si₃N₄和α-Si₃N₄，其中α-Si₃N₄的含量為0～30%；優選地，所述多孔氮化硅陶瓷中晶粒的長度為2～10μm，直徑為0.2～1μm，平均長徑比為2～8。

9.根據權利要求8所述的多孔氮化硅陶瓷，其特征在于，所述多孔氮化硅陶瓷的總氣孔率為35～50%；所述多孔氮化硅陶瓷的蠕變溫度為＞1450℃且≤1500℃。

10.根據權利要求8或9所述的多孔氮化硅陶瓷，其特征在于，所述多孔氮化硅陶瓷在常溫下的彎曲強度為50～300 MPa；所述多孔氮化硅陶瓷在1200～1450℃下的彎曲強度為30～200MPa，為常溫下彎曲強度的50～90%。