[發明專利]一種具有高溫塑性的超細晶Sialon基陶瓷材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202010855254.7
• 申請日: 2020-08-24
• 公開（公告）號: CN111943685B
• 公開（公告）日: 2021-06-25
• 發明（設計）人: 駱俊廷;郗晨陽;王昊天;張麗麗;張春祥
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: C04B35/597
• 分類號: C04B35/597;C04B35/622;C04B35/64
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 馬小星

1.一種具有高溫塑性的超細晶Sialon基陶瓷材料的制備方法，其包括以下步驟：

S1、將非晶納米Si₃N₄粉、納米AlN粉和復合燒結助劑進行混合，得到混合粉末；

S2、將步驟S1中得到的混合粉末進行放電等離子燒結，得到超細晶Sialon基陶瓷材料；

所述復合燒結助劑包括GH4169高溫合金粉末、Y₂O₃粉和Al₂O₃粉；

所述混合粉末中，非晶納米Si₃N₄粉的質量百分含量為45％～50％，納米AlN粉的質量百分含量為2％～5％，Y₂O₃粉的質量百分含量為3％～5％，Al₂O₃粉的質量百分含量為5％～7％，GH4169高溫合金粉末的質量百分含量為38％～42％。

2.根據權利要求1所述的具有高溫塑性的超細晶Sialon基陶瓷材料的制備方法，其特征在于，所述非晶納米Si₃N₄粉的粒徑為20～25nm；所述納米AlN粉的粒徑為38～42nm；所述Y₂O₃粉的粒徑為18～22nm；所述Al₂O₃粉的粒徑為18～22nm；所述GH4169高溫合金粉的粒徑為45～85μm。

3.根據權利要求1所述的具有高溫塑性的超細晶Sialon基陶瓷材料的制備方法，其特征在于，步驟S1中混合方法為濕法球磨，所述濕法球磨的介質為無水乙醇；所述球磨的時間為2～4h，轉速為200～300rpm。

4.根據權利要求1所述的具有高溫塑性的超細晶Sialon基陶瓷材料的制備方法，其特征在于，所述燒結溫度為1200℃～1300℃，升溫到所述燒結溫度的速率為10～50℃/min。

5.根據權利要求1所述的具有高溫塑性的超細晶Sialon基陶瓷材料的制備方法，其特征在于，所述放電等離子燒結的壓力為25～35MPa，燒結保溫時間為45～75min。

6.根據權利要求1所述的具有高溫塑性的超細晶Sialon基陶瓷材料的制備方法，其特征在于，所述復合燒結助劑中，GH4169高溫合金的液相助燒溫度為950～1150℃，Y₂O₃和Al₂O₃的液相助燒溫度為1080～1240℃。

7.根據權利要求1所述的具有高溫塑性的超細晶Sialon基陶瓷材料的制備方法，其特征在于，所述復合燒結助劑具有促進Sialon基陶瓷材料燒結致密化的作用，所述燒結致密化包括以下三個階段：

階段一：在950～1080℃的溫度區間內，GH4169高溫合金熔融，生成少量液相并促進液相燒結；

階段二：在1080～1150℃的溫度區間內，Y₂O₃和Al₂O₃生成液相，同時GH4169高溫合金的液相含量增加，三種燒結助劑共同促進Sialon陶瓷的液相燒結；

階段三：在1150～1240℃的溫度區間內，GH4169高溫合金不參與液相燒結，僅有Y₂O₃和Al₂O₃共同促進Sialon陶瓷的致密化。

8.權利要求1～7任意一項所述制備方法制備得到的高溫塑性的超細晶Sialon基陶瓷材料，其特征在于，所述高溫塑性的超細晶Sialon基陶瓷材料的主晶相為O'-Sialon相，平均晶粒尺寸為50～300nm。