[發(fā)明專利]一種基于放電等離子燒結(jié)的氮化硅/碳化鈦陶瓷材料制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011180494.8
• 申請(qǐng)日: 2020-10-29
• 公開（公告）號(hào): CN112266251B
• 公開（公告）日: 2023-09-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 肖光春;張帥;陳照強(qiáng);許崇海;衣明東;張靜婕
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 齊魯工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): C04B35/565
• 分類號(hào): C04B35/565;C04B35/622
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 李箏

本發(fā)明具體涉及一種基于放電等離子燒結(jié)的氮化硅/碳化鈦陶瓷材料制備方法。氮化硅基陶瓷材料具有良好的機(jī)械性能及穩(wěn)定性，制備高性能的Sisubgt;3/subgt;Nsubgt;4/subgt;/SiC陶瓷材料有望在工業(yè)領(lǐng)域獲得廣泛的應(yīng)用。本發(fā)明提供了一種基于放電等離子燒結(jié)的Sisubgt;3/subgt;Nsubgt;4/subgt;/TiC陶瓷材料制備方法，以α?Sisubgt;3/subgt;Nsubgt;4/subgt;為基體，TiC為增強(qiáng)相，Alsubgt;2/subgt;Osubgt;3/subgt;和Ysubgt;2/subgt;Osubgt;3/subgt;為燒結(jié)助劑，經(jīng)濕法球磨混料、干燥后進(jìn)行放電等離子燒結(jié)，燒結(jié)溫度1650?1750℃，保溫時(shí)間20?35min。本發(fā)明制備的Sisubgt;3/subgt;Nsubgt;4/subgt;/TiC陶瓷材料具有良好的燒結(jié)致密性，陶瓷材料的抗彎強(qiáng)度、斷裂韌性和硬度不低于700MPa，6.1MPa·msupgt;1/2/supgt;，13GPa。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于陶瓷材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于放電等離子燒結(jié)的氮化硅/碳化鈦(Si₃N₄/TiC)陶瓷材料制備方法、該方法制備得到的Si₃N₄/TiC陶瓷材料及應(yīng)用。

背景技術(shù)

公開該背景技術(shù)部分的信息僅僅旨在增加對(duì)本發(fā)明的總體背景的理解，而不必然被視為承認(rèn)或以任何形式暗示該信息構(gòu)成已經(jīng)成為本領(lǐng)域一般技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。

作為目前最流行的超快燒結(jié)技術(shù)，放電等離子燒結(jié)(SPS)多用于制備納米結(jié)構(gòu)材料、非晶材料、金屬間化合物、金屬基體以及陶瓷基復(fù)合材料。與傳統(tǒng)燒結(jié)方式相比，放電等離子燒結(jié)(SPS)技術(shù)具有更快的加熱速度，可在更短的燒結(jié)時(shí)間內(nèi)達(dá)到相同的燒結(jié)效果。放電等離子燒結(jié)(SPS)制備材料可以快速升溫是由于脈沖電流中的直流分量與交流分量的集膚效應(yīng)，以及加熱系統(tǒng)較小的熱容量。燒結(jié)時(shí)，熱量大部分由模具內(nèi)邊緣產(chǎn)生，其溫度越高，粉體表面的溫度就越高。在放電等離子燒結(jié)(SPS)中，粉末放置在石墨模具中，在對(duì)粉末施加壓力的同時(shí)，電流通過模具和樣品(如果后者為導(dǎo)電材料)來加熱粉末坯體，若粉體為非導(dǎo)電材料，電流主要流過模具產(chǎn)生熱量。除了因?yàn)檩^低的燒結(jié)溫度與較短的燒結(jié)時(shí)間可成功制備晶粒無明顯生長(zhǎng)的納米材料之外，SPS工藝因其獨(dú)特的加熱體系，在制備陶瓷材料時(shí)具有以下優(yōu)勢(shì)：可清潔晶界、可顯著增加超塑性、降低晶界偏聚、增強(qiáng)鍵合質(zhì)量、改善熱電性能以及合金陶瓷的延性改善。

氮化硅基陶瓷材料具有較高的斷裂韌性與強(qiáng)度和優(yōu)異的耐熱沖擊、耐腐蝕與耐磨性能，在工業(yè)領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用。因此，許多研究者把眼光聚焦到如何采用合適的燒結(jié)方法制備高性能的Si₃N₄基陶瓷材料。目前燒結(jié)氮化硅陶瓷材料常用的燒結(jié)方式有以下幾種：無壓燒結(jié)、反應(yīng)燒結(jié)、氣壓燒結(jié)(GPS)、熱等靜壓燒結(jié)(HIP)以及熱壓(HP)燒結(jié)。中國(guó)專利CN109516814?A公開了一種Si₃N₄/SiC復(fù)相陶瓷材料及其制備方法，所述Si₃N₄/SiC復(fù)相陶瓷材料是以Si₃N₄和SiC作為原料粉體，以Tm₂O₃和MgO作為燒結(jié)助劑，采用熱壓燒結(jié)制備得到。此方法雖然得到了高致密度的Si₃N₄/SiC陶瓷材料，但是其燒結(jié)時(shí)間較長(zhǎng)。

發(fā)明內(nèi)容