[發(fā)明專利]一種氮化硅基復(fù)相導(dǎo)電陶瓷的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110140908.2
• 申請日: 2021-02-02
• 公開（公告）號: CN112851365B
• 公開（公告）日: 2022-03-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張偉儒;張晶;孫峰;董廷霞;李澤坤;李洪浩;徐金夢;荊赫;呂沛遠
• 申請（專利權(quán)）人: 中材高新氮化物陶瓷有限公司
• 主分類號: C04B35/584
• 分類號: C04B35/584;C04B35/64
• 代理公司: 北京高沃律師事務(wù)所 11569
• 代理人: 趙曉琳

本發(fā)明提供了一種氮化硅基復(fù)相導(dǎo)電陶瓷的制備方法，本發(fā)明以氮化硅為基體，同時添加導(dǎo)電相以及燒結(jié)助劑，采用兩步微波燒結(jié)法，制備的氮化硅基復(fù)相導(dǎo)電陶瓷晶粒細小且均勻、致密度高，且強度、硬度等力學(xué)性能也得到了顯著提升。本發(fā)明采用的兩步微波燒結(jié)法，可抑制晶界遷移，并利用晶界擴散使坯體達到致密化；因此，該方法既可以抑制燒結(jié)后期晶粒的生長，同時又不會影響致密化的進行。實施例的結(jié)果顯示，本發(fā)明提供的氮化硅基復(fù)相導(dǎo)電陶瓷的相對密度大于99％，維氏硬度大于15GPa，斷裂韌性大于6MPa·m^1/2，抗彎強度大于900MPa，電阻率小于1Ω·cm。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及導(dǎo)電陶瓷技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種氮化硅基復(fù)相導(dǎo)電陶瓷的制備方法。

背景技術(shù)

氮化硅陶瓷綜合力學(xué)性能優(yōu)異，尤其是兼具高強度、高硬度、高韌性和耐磨性能良好的優(yōu)點，而且具有較高的化學(xué)穩(wěn)定性和抗熱震性，是一種理想的工程陶瓷材料，廣泛用于機械、化工、航空航天及國防軍工等領(lǐng)域。但是，由于氮化硅陶瓷具有電絕緣性，因而只能采用傳統(tǒng)的金剛石工具進行機械加工，加工效率低、成本高，且無法加工成形狀復(fù)雜的部件，嚴重限制了氮化硅陶瓷的應(yīng)用。

通過在氮化硅陶瓷中引入鈦基化合物(TiN、TiC、TiCN、TiB₂)、鋯基化合物(ZrN、ZrC、ZrB₂)或MoSi₂等導(dǎo)電相，可以提高氮化硅陶瓷的導(dǎo)電性，進而可以采用電火花加工，提高了加工效率，解決了上述無法加工成形狀復(fù)雜的部件的問題。但是，導(dǎo)電相的加入會阻礙氮化硅的燒結(jié)致密化，使得制備復(fù)相導(dǎo)電陶瓷時，需要采用熱壓燒結(jié)或高溫(≥1800℃)氣壓燒結(jié)才能實現(xiàn)致密化，而采用上述燒結(jié)方法又會導(dǎo)致氮化硅陶瓷硬度、強度等力學(xué)性能的下降。

因此，為了實現(xiàn)形狀復(fù)雜的氮化硅陶瓷部件的快速加工，亟需提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)氮化硅基復(fù)相陶瓷致密化的同時保證氮化硅陶瓷力學(xué)性能的方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種氮化硅基復(fù)相導(dǎo)電陶瓷的制備方法，本發(fā)明提供的制備方法可抑制晶界遷移，并利用晶界擴散使坯體達到致密化，因此，提升了氮化硅基復(fù)相導(dǎo)電陶瓷的強度、硬度等力學(xué)性能。

為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了以下技術(shù)方案：

本發(fā)明提供了一種氮化硅基復(fù)相導(dǎo)電陶瓷的制備方法，包括以下步驟：

(1)將氮化硅、導(dǎo)電相以及燒結(jié)助劑混合后通過成型，得到坯體；所述燒結(jié)助劑包括稀土氧化物和金屬氧化物，所述金屬氧化物包括氧化鋁或氧化鎂；

(2)將所述步驟(1)得到的坯體依次進行高溫微波燒結(jié)和低溫微波燒結(jié)，得到氮化硅基復(fù)相導(dǎo)電陶瓷。

優(yōu)選地，所述步驟(1)的坯體中氮化硅的質(zhì)量含量為40～60％，導(dǎo)電相的質(zhì)量含量為30～50％，金屬氧化物的質(zhì)量含量為1～5％，稀土氧化物的質(zhì)量含量為2～10％。

優(yōu)選地，所述導(dǎo)電相包括TiN、TiC、TiCN、TiB₂、ZrN、ZrC、ZrB₂或MoSi₂。

優(yōu)選地，所述稀土氧化物包括氧化釔、氧化鑭或氧化鈰。

優(yōu)選地，所述氮化硅中β-Si₃N₄的質(zhì)量含量為≥85％，所述氮化硅的平均粒徑D50≤1.0μm。

優(yōu)選地，所述步驟(1)中坯體的原料還包括微波吸收劑；所述微波吸收劑包括碳化硅或氧化鋯。

優(yōu)選地，所述步驟(1)中成型的方式包括干壓、冷等靜壓、注塑、注凝和注漿中的一種或幾種。