[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

本發明提供了一種具有高溫塑性的超細晶Sialon基陶瓷材料及其制備方法，屬于陶瓷材料技術領域。本發明以GH4169高溫合金金屬燒結助劑、Y₂O₃和Al₂O₃無機氧化物燒結助劑作為復合燒結助劑，在液相助燒階段，復合燒結助劑根據熔點溫度的不同形成分階段燒結致密化過程，促進Sialon陶瓷材料的液相燒結，加速致密化進程，降低Sialon基陶瓷的燒結溫度。同時在以GH4169高溫合金為主的液相中，其所包含的Cr、Fe、Ni、Nb、Mo元素向晶界聚集，并與部分游離的Si元素反應，易在晶界處形成熔點較低的晶間玻璃相，使制備的超細晶Sialon基陶瓷具備高溫塑性。

技術領域

本發明涉及陶瓷材料技術領域，特別涉及一種具有高溫塑性的超細晶Sialon基陶瓷材料及其制備方法。

背景技術

Sialon陶瓷作為Si-Al-O-N四元系的高溫結構材料，不僅具有優異的機械力學性能，如高溫強度、高硬度和較好的斷裂韌性等；而且具有優越的物理性能，如耐蠕變性能、抗氧化性能和抗熱震性能，在高溫結構陶瓷材料中有著廣闊的發展前景，在交通運輸、石油化工、金屬冶煉、航空航天等領域有著廣泛的應用。

目前，Sialon陶瓷材料普遍具有硬脆性，其高溫塑性差，使其存在加工成本高、加工困難、可靠性不高等問題，難以加工出形狀復雜的陶瓷零部件，嚴重阻礙了陶瓷材料的實際應用。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種具有高溫塑性的超細晶Sialon基陶瓷材料及其制備方法，本發明提供的Sialon基陶瓷材料晶粒尺寸細小均勻，致密度高，具有優異的高溫塑性。

為了實現上述發明的目的，本發明提供以下技術方案：

本發明提供了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。

優選的，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％。

優選的，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。

優選的，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。

優選的，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。

優選的，所述放電等離子燒結的壓力為25～35MPa，燒結保溫時間為45～75min。