[其他]含有氧化釔、氧化鑭和氧化鋁的氮化硅陶瓷及制造方法

無效

• 申請號: 85100510
• 申請日: 1985-04-01
• 公開（公告）號: CN85100510A
• 公開（公告）日: 1986-08-13
• 發明（設計）人: 徐友仁;黃莉萍;符錫仁
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海硅酸鹽研究所
• 主分類號: C04B35/58
• 分類號: C04B35/58
• 代理公司: 中國科學院上海專利事務所
• 代理人: 潘振甦

本發明是關于熱壓氮化硅陶瓷及其制造方法。

氮化硅工程陶瓷是一類用于熱機和其它高溫過程的新型工程陶瓷之一。這類材料一個至今尚未解決的問題是高溫下（特別是1200℃以上）抗彎強度和斷裂韌性的嚴重減退，合適的添加劑和工藝的選擇一直是能否在高溫下維持氮化硅材料高溫性能不減退的關鍵問題。日本公開特許公報8，430，771報導了添加稀土氧化物的熱壓氮化硅材料性能，他們摻雜了從La到yb的各種鑭系氧化物，得到了在1300℃高溫下抗彎強度基本維持室溫的結果。為提高氮化硅材料和氮化硅基材料高溫強度找到了一些途徑，但是對提高材料的斷裂韌性，特別是高溫下（1300℃以上）的斷裂韌性，始終未找到滿意的解決方案。

本發明的目的在于提供一種同時添加y₂O₃、La₂O₃和Al₂O₃添加物的氮化硅材料及制造方法，用本發明提供的制作的材料具有高溫下斷裂韌性提高的特性，可望用作高溫熱機的耐熱部件和切削工具材料。

本發明所述材料的配方是以氮化硅為基，添加物是0.5～10%（重量）y₂O₃、2～20%（重量）La₂O₃和0.01～10%（重量）Al₂O₃，其余為Si₃N₄，優先推薦的添加物添加量是2～8%（重量）y₂O₃，5～10%（重量）La₂O₃和0.05～5%（重量）Al₂O₂。

本發明提供的一種同時添加稀土氧化物y₂O₃、La₂O₃和Al₂O₃的氮化硅材料是采用熱壓工藝，熱壓溫度范圍1650～1850℃保溫30′～120′，壓力為100～300kg/cm²，優先推薦的工藝條件是熱壓溫度范圍1750～1840℃，保溫45′～90′。

本發明提供的材料，1300℃時的斷裂韌性K₁c可比室溫提高30%左右，平均為9.00MPam]]>，1400℃斷裂韌性比室溫提高20%左右，平均為8.00MPa，高于僅以稀土氧化物為添加劑的熱壓Si₃N₄或其他添加劑Si₃N₄。

本發明最佳實施例配方組成如表1所示，按表中所列成分配料，Si₃N₄純度為98%，y₂O₃、La₂O₃和Al₂O₃均為化學純，以WC球球磨，無水乙醇為球磨介質，球磨36小時經干燥過篩后，將粉料壓制成φ60園片置于石墨模中，在碳管爐中加熱熱壓，熱壓溫度為1750～1800℃，保溫60′，壓力為200kg/cm²，便制得具有下列性質材料：

密度 D＝3.50～3.60g/cm³

強度δ＝800～900MPa????（室溫）

斷裂韌性：K₁c≈6.5MPa（室溫）

K₁c≈9.0MPa（1300℃）

K₁c≈8.0MPa（1400℃）

表????1????實施例組分

Si₃N₄87.9%（重量）

y₂O₃6%（重量）

La₂O₃6%（重量）

Al₂O₃0.1%（重量）