專利名稱:一種氣壓燒結(jié)氮化硅陶瓷的方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種陶瓷材料技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及一種氣壓燒結(jié)氮化硅陶瓷的方法。
背景技術(shù):
氮化硅陶瓷高溫下機(jī)械強(qiáng)度大、耐熱沖擊性能好、耐磨、耐腐蝕,比耐熱合金具有更好的高溫特性,耐有色金屬侵蝕,不導(dǎo)電(電阻率1013 1014 Ω ^cm),是一種新型的高溫結(jié)構(gòu)材料,是制作陶瓷發(fā)動(dòng)機(jī)的首先材料,它被公認(rèn)為是最有發(fā)展前途的高溫結(jié)構(gòu)陶瓷材料之一。制備氮化硅陶瓷通常有反應(yīng)燒結(jié)、熱壓燒結(jié)和氣壓燒結(jié)等方法,反應(yīng)燒結(jié)致密度差,力學(xué)性能差,熱壓燒結(jié)雖然密度高,力學(xué)性能好,但成本較高,且難以制備復(fù)雜形狀的結(jié)構(gòu)件,以上問(wèn)題限制了熱壓燒結(jié)的應(yīng)用,而氣壓燒結(jié)介于兩者之間,可以用來(lái)制備復(fù)雜形狀的氮化硅陶瓷,應(yīng)用更為廣泛。由于氮化硅陶瓷為共價(jià)鍵化合物,燒結(jié)困難,提高氮化硅陶瓷的密度及改進(jìn)力學(xué)性能成為陶瓷工作者的研究熱點(diǎn),通常加氧化銘、氧化鎂和氧化鋁作為燒結(jié)添加劑,但氧化釔價(jià)格昂貴,制備成本較高,對(duì)于氮化硅的應(yīng)用推廣不利。為此選用合適的燒結(jié)添加助劑成為氮化硅陶瓷研究的重點(diǎn)。經(jīng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn),公開(kāi)號(hào)為CN85100510的中國(guó)專利公開(kāi)了一種添加氧化釔、氧化鑭和氧化鋁作為燒結(jié)助劑,采用熱壓燒結(jié)工藝制備氮化硅陶瓷的方法。該方法不足在于采用價(jià)格昂貴的氧化釔作為燒結(jié)添加劑,熱壓燒結(jié)工藝難以制備形狀復(fù)雜的陶瓷結(jié)構(gòu)件。經(jīng)文獻(xiàn)檢索還發(fā)現(xiàn),李文蘭等在《無(wú)機(jī)材料學(xué)報(bào)》(1996年,第1期,第175-178 頁(yè))發(fā)表了“以YAG為添加劑的氣壓燒結(jié)氮化硅”,具體方法為以釔鋁石榴石(YAG)為燒結(jié)添加劑,燒結(jié)溫度1900°C,保溫時(shí)間池,氮?dú)鈮毫Ψ秶鸀?. 5 9. OMpa0該方法仍然采用含釔的燒結(jié)添加劑,成本較高。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足,提供一種生產(chǎn)方法簡(jiǎn)單,成本低的氣壓燒結(jié)生產(chǎn)氮化硅陶瓷的方法。本發(fā)明所需要解決的技術(shù)問(wèn)題,可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)一種氣壓燒結(jié)生產(chǎn)的氮化硅陶瓷的方法,其特征在于,所述氮化硅陶瓷原材料各組分及質(zhì)量百分比含量為氧化鑭4 6 %,鎂阿隆2 3 %,氮化硅91 % 94%,上述各組分的粒徑分別為氧化鑭1 3 μ m,鎂阿隆2 5 μ m,氮化硅0. 4 0. 7 μ m,將上述各組分混合制坯,將所得坯體在氮?dú)夥諊聼Y(jié)。燒結(jié)溫度為1750 1800°C,保溫時(shí)間3 6h,氮?dú)鈮毫?. OMpa0由于本發(fā)明以氧化鑭和鎂阿隆作為添加劑,降低了生產(chǎn)成本,而氣壓燒結(jié)的技術(shù)方案的采用使得本發(fā)明能夠生產(chǎn)形狀復(fù)雜的陶瓷結(jié)構(gòu)件。本發(fā)明的生產(chǎn)方法簡(jiǎn)單,易實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn),而且生產(chǎn)的氮化硅陶瓷致密程度高,力學(xué)性能好。
具體實(shí)施例方式
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為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解,下面結(jié)合本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施,給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和過(guò)程,但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。實(shí)施例1 各組分及質(zhì)量百分比含量為氧化鑭5 %,鎂阿隆3 %,氮化硅92 %,各組分的粒徑分別為氧化鑭1 3 μ m,鎂阿隆2 5 μ m,氮化硅0. 4 0. 7 μ m,燒結(jié)溫度1750°C,保溫時(shí)間4h,氮?dú)鈮毫?. OMpa。本實(shí)施例得到的氮化硅陶瓷的體積密度為3. 28g/cm3,抗折強(qiáng)度為780Mpa。實(shí)施例2:各組分及質(zhì)量百分比含量為氧化鑭4 %,鎂阿隆3 %,氮化硅93 %,各組分的粒徑分別為氧化鑭1 3 μ m,鎂阿隆2 5 μ m,氮化硅0. 4 0. 7 μ m,燒結(jié)溫度1800°C,保溫時(shí)間6h,氮?dú)鈮毫?. OMpa。本實(shí)施例得到的氮化硅陶瓷的體積密度為3. 22g/cm3,抗折強(qiáng)度為770Mpa。實(shí)施例3:各組分及質(zhì)量百分比含量為氧化鑭6 %,鎂阿隆2 %,氮化硅92 %,各組分的粒徑分別為氧化鑭1 3 μ m,鎂阿隆2 5 μ m,氮化硅0. 4 0. 7 μ m,燒結(jié)溫度1800°C,保溫時(shí)間3h,氮?dú)鈮毫?. OMpa。本實(shí)施例得到的氮化硅陶瓷的體積密度為3. 30g/cm3,抗折強(qiáng)度為760Mpa。上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解,本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制,上述實(shí)施例和說(shuō)明書中描述的只是說(shuō)明本發(fā)明的原理,在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn),這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等同物界定。
權(quán)利要求
1.一種氣壓燒結(jié)生產(chǎn)的氮化硅陶瓷的方法,其特征在于,所述氮化硅陶瓷原材料各組分及質(zhì)量百分比含量為氧化鑭4 6 %,鎂阿隆2 3 %,氮化硅91 % 94%,上述各組分的粒徑分別為氧化鑭1 3 μ m,鎂阿隆2 5 μ m,氮化硅0. 4 0. 7 μ m,將上述各組分混合制坯,將所得坯體在氮?dú)夥諊聼Y(jié)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣壓燒結(jié)生產(chǎn)的氮化硅陶瓷的方法,其特征在于,燒結(jié)溫度為1750 1800°C,保溫時(shí)間3 6h,氮?dú)鈮毫?. OMpa0
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種氣壓燒結(jié)生產(chǎn)的氮化硅陶瓷的方法,其特征在于,所述氮化硅陶瓷原材料各組分及質(zhì)量百分比含量為氧化鑭4~6%,鎂阿隆2~3%,氮化硅91%~94%,上述各組分的粒徑分別為氧化鑭1~3μm,鎂阿隆2~5μm,氮化硅0.4~0.7μm,將上述各組分混合制坯,將所得坯體在氮?dú)夥諊聼Y(jié)。由于本發(fā)明以氧化鑭和鎂阿隆作為添加劑,降低了生產(chǎn)成本,而氣壓燒結(jié)的技術(shù)方案的采用使得本發(fā)明能夠生產(chǎn)形狀復(fù)雜的陶瓷結(jié)構(gòu)件。本發(fā)明的生產(chǎn)方法簡(jiǎn)單,易實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn),而且生產(chǎn)的氮化硅陶瓷致密程度高,力學(xué)性能好。
文檔編號(hào)C04B35/622GK102190498SQ20111012011
公開(kāi)日2011年9月21日 申請(qǐng)日期2011年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月10日
發(fā)明者安曉寧, 陳海* 申請(qǐng)人:上海海事大學(xué), 四川德誠(chéng)金谷硅材料有限公司