[發明專利]一種新型的氮化硅基復合陶瓷材料及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202210116517.1
• 申請日: 2022-02-07
• 公開（公告）號: CN114315374A
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 陳威;劉星宇;趙自強;朱朝龍;成坤;劉宣彤;吳晨靜;徐恩光
• 申請（專利權）人: 陜西科技大學
• 主分類號: C04B35/584
• 分類號: C04B35/584;C04B35/622;C04B35/626
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 王艾華

本發明公開了一種新型的氮化硅基復合陶瓷材料及其制備方法和應用，包括質量分數為2?3％的納米木質素粉體，質量分數為4?5％的氧化釔粉末和質量分數為5?6％的氧化鋁粉末，質量分數為87?88％的氮化硅粉末；納米木質素粉體、氧化釔粉末、氧化鋁粉末和氮化硅粉末混合均勻后在1700℃下進行燒結，形成氮化硅基復合陶瓷材料；納米木質素粉體從農林生物質中分離得到，納米木質素粉體的粒徑為30～160nm。其制備工藝簡單，制備周期短，所制備的新型的氮化硅基復合陶瓷材料的各項力學性能都得到了提高。

技術領域

本發明屬于工程陶瓷復合材料技術領域，具體屬于一種新型的氮化硅基復合陶瓷材料及其制備方法和應用。

背景技術

隨著社會的發展，科技的進步，全球環境污染、資源與能源短缺問題越來越嚴重。生物質是一種天然聚合物的清潔可再生資源，并由于其優越的能源來源和碳中和性，在清潔能源的發展中扮演著重要的角色。木質素是從生物質中提取的豐富聚合物，但長期以來一直被作為造紙工業廢棄物被丟棄或進行低值化應用。當今，隨著人們對環境有著日益密切的關注和可持續發展。未被充分利用的木質素資源激發了不同領域的研究人員的熱情，如能源、材料、醫學和化學等鄰域。

氮化硅被認為是最好的陶瓷材料之一，由于其優良的性能，已廣泛應用于制造渦輪發動機、隔熱器等各種機械和刀具。陶瓷材料的優良力學性能和獨特的紅硬度使這些材料成為切割難加工材料的首選工具材料。并且，由于氮化硅陶瓷材料具有較高的硬度、彎曲強度和導熱性，這使得氮化硅應用在許多的工程領域中。然而，目前可用的氮化硅的相對密度和力學性能還不夠高，而且仍然存在一些缺陷。

發明內容

為了解決現有技術中存在的問題，本發明提供一種新型的氮化硅基復合陶瓷材料及其制備方法和應用，其制備工藝簡單，制備周期短，所制備的新型的氮化硅基復合陶瓷材料的各項力學性能都得到了提高。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種新型的氮化硅基復合陶瓷材料，包括質量分數為2-3％的納米木質素粉體，質量分數為4-5％的氧化釔粉末和質量分數為5-6％的氧化鋁粉末，質量分數為87-88％的氮化硅粉末；

納米木質素粉體、氧化釔粉末、氧化鋁粉末和氮化硅粉末混合均勻后在1700℃下進行燒結，形成氮化硅基復合陶瓷材料；

所述納米木質素粉體從農林生物質中分離得到，納米木質素粉體的粒徑為30～160nm。

優選的，所述納米木質素粉體通過深度共熔溶劑從楊木中提取得到。

一種新型的氮化硅基復合陶瓷材料的制備方法，包括以下步驟，

步驟1，對農林生物質進行分級分離處理，得到納米木質素；

步驟2，稱取質量分數為2-3％的納米木質素粉體，質量分數為4-5％的氧化釔粉末和質量分數為5-6％的氧化鋁粉末，質量分數為86-88％的氮化硅粉末；混合均勻后干燥得到復合粉料；

步驟3，將混合均勻的復合粉料裝入模具中預壓，并在1700℃下進行燒結，得到氮化硅基復合陶瓷材料。

優選的，步驟1中，將農林生物質與DES溶液混合反應后進行分級分離處理，得到納米木質素；所述DES溶液為氯化膽堿和乳酸混合形成。

優選的，步驟2中，所述氧化釔粉末和氧化鋁粉末的總質量分數為10％。

優選的，步驟3中，在進行預壓前，將復合粉料采用篩分儀進行篩分，得到粒徑均勻的復合粉料。

進一步的，步驟2中，所述篩分儀中的篩網目數為80目。

優選的，步驟3中，所述模具為石墨模具。

一種如上述所述的新型的氮化硅基復合陶瓷材料的應用，其特征在于，所述新型的氮化硅基復合陶瓷材料應用在工程領域。