[發明專利]一種納米木質素-氮化硅基陶瓷及其制備方法

有效

• 申請號: 202011003336.5
• 申請日: 2020-09-22
• 公開（公告）號: CN112142477B
• 公開（公告）日: 2022-03-29
• 發明（設計）人: 婁瑞;趙自強;陳威;焦小雨;賈鑫;郝文慧
• 申請（專利權）人: 陜西科技大學
• 主分類號: C04B35/596
• 分類號: C04B35/596;C04B35/622;C04B35/626;C04B35/64;B28B3/00;B28B7/38
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 馬貴香

本發明一種納米木質素?氮化硅基陶瓷及其制備方法，該納米木質素?氮化硅基陶瓷包括85wt％～90wt％的氮化硅、1wt％～5wt％的木質素、總質量分數為9wt％～10wt％的氧化鎂和氧化釔，所述各組分配合比之和為100％。制備方法包括以下步驟，步驟1，稱取質量分數為85wt％～90wt％的氮化硅粉體、1wt％～5wt％的木質素粉體、總質量分數為9wt％～10wt％的氧化鎂和氧化釔粉體，混合均勻后干燥得到復合粉料；步驟2，將復合粉料裝入模具中進行預壓，并在氮氣氛圍的保護下進行燒結，先升溫至600～800℃時，保溫至少30min，再升溫至1700℃～1800℃，壓力為30MPa～50MPa的條件下進行燒結，燒結后保溫保壓時間為30min～60min后得到納米木質素?氮化硅基陶瓷。木質素為納米大小，所以能夠與氮化硅基體更好地結合在一起，能表現出更好的力學性能。

技術領域

本發明屬于結構陶瓷材料技術領域，具體屬于一種納米木質素-氮化硅基陶瓷及其制備方法。

背景技術

氮化硅陶瓷，是一種燒結時不收縮的無機材料陶瓷，因具有高硬度高韌性的良好綜合力學性能，熱膨脹系數低，導熱性好，耐高溫性好，抗氧化性強，抗熱震穩定性好、高溫蠕變小、耐磨、優良的抗氧化性和化學穩定性高等優點，常用于高溫結構零部件，被廣泛地應用于制造燃氣發動機的耐高溫部件、化學工業中耐腐蝕部件、散熱基板、高溫軸承、金屬切削刀具以及高溫陶瓷軸承、高速切削工具、雷達天線罩、核反應堆的支撐、隔離件和裂變物質的載體等。

現有的氮化硅陶瓷采用增強相石墨烯做為原料之一，以使得石墨烯增強氮化硅基陶瓷具有較好力學性能，氮化硅陶瓷的斷裂韌性得到提升。但是石墨烯增強氮化硅基陶瓷的力學性能有限，使得其使用場合限制過多，且制備步驟過于復雜，生產成本過高。

發明內容

為了解決現有技術中存在的問題，本發明提供一種納米木質素-氮化硅基陶瓷及其制備方法，制備方法簡單，生產成本低，能夠有效地提升氮化硅基陶瓷的物理力學性能，提升陶瓷的斷裂韌性。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種納米木質素-氮化硅基陶瓷，該納米木質素-氮化硅基陶瓷包括85wt％～90wt％的氮化硅、1wt％～5wt％的木質素、總質量分數為9wt％～10wt％的氧化鎂和氧化釔，所述各組分配合比之和為100％。

一種納米木質素-氮化硅基陶瓷的制備方法，包括以下步驟，

步驟1，稱取質量分數為85wt％～90wt％的氮化硅粉體、1wt％～5wt％的木質素粉體、總質量分數為9wt％～10wt％的氧化鎂和氧化釔粉體，混合均勻后干燥得到復合粉料；

步驟2，將復合粉料裝入模具中進行預壓，并在氮氣氛圍的保護下進行燒結，先升溫至600～800℃時并保溫后，再升溫至1700℃～1800℃進行燒結，燒結后得到納米木質素-氮化硅基陶瓷。

優選的，步驟1中，所述復合粉料在干燥混合前，先將原料粉體放入研磨罐中，再加入純度為99.7％的無水乙醇和研磨球，再將研磨罐放入行星式球磨儀中研磨成大小均勻的粉體，并用80目～200目篩網過篩，混合均勻后干燥得到復合粉料。

進一步的，步驟1中，進行球磨時，研磨球與原料粉體的總質量之比為(5～6)：1。

進一步的，步驟1中，球磨速度為100r/min～200r/min，球磨時間為120min～180min，進行2～3個循環，每個循環間歇至少5min，采用正反向交互球磨。

進一步的，步驟1中，所述研磨球采用三種不同直徑的氧化鋯研磨球。

優選的，步驟1中，將原料粉體裝入瓶中，放入三維混料儀中進行混合，得到混合均勻的復合粉料。

優選的，步驟1中，采用真空干燥箱對混合均勻的復合粉料進行干燥，復合粉料的干燥溫度為50℃～80℃。