[发明专利]一种具有高强度高抗氧化性能的氮化硅复合陶瓷材料

说明书

技术领域

本发明涉及一种氮化硅复合陶瓷材料。

背景技术

现有技术氮化硅复合陶瓷材料以Si₃N₄为主要原料，一般以Y₂O₃、La₂O₃、MgO、Al₂O₃、AlN、BN、ZrN、CuO、Ta₂O₅、SiO₂、ZrO₂、CeO₂、BaO、MgAl₂O₄等材料中的两种或两种以上为辅助原料，经热压、烧结热等静压或常压埋粉烧结而成。其中以由重量百分比组分为MgO5.5wt%、CeO₂5.5wt%为添加剂为例，其经烧结热等静压烧结而成的氮化硅复合陶瓷材料的抗弯强度为940MPa，在空气中的最高使用温度只能达到1250℃，导热系数为22.34w·m^-1·k^-1，其抗氧化性能和导热性能不佳；另外以Y₂O₃ 8wt%、AlN 5wt%、Al₂O₃ 3wt%为添加剂为例，其经烧结热等静压烧结而成的氮化硅复合陶瓷材料在空气中的最高使用温度为1350℃，其抗弯强度只能达到975MPa，导热系数为25.07w·m^-1·k^-1, 导热性能和高温抗氧化性能也有待进一步提高；再以Y₂O₃ 3wt%、AlN 5wt%、ZrN 5wt%、MgO 5wt%、ZrO₂ 2wt%为添加剂为例，其经烧结热等静压烧结而成的氮化硅复合陶瓷材料在空气中的最高使用温度为1380℃，但其抗弯强度只能达到815MPa，导热系数为34.41w·m^-1·k^-1, 其力学性能与抗氧化性能有待进一步提高；以Y₂O₃ 3.4wt%、AlN 3.4wt%、ZrN 3.4wt%为添加剂为例，其经烧结热等静压烧结而成的氮化硅复合陶瓷材料在空气中的最高使用温度虽能达1400℃，但其抗弯强度只能达到784MPa，导热系数为32.91w·m^-1·k^-1, 力学性能也有待提高。

发明内容

本发明目的是在于提供一种既具有优良的抗氧化性能，又具有较好的力学性能和较高热导率的氮化硅复合陶瓷材料。

本发明的氮化硅复合陶瓷材料是由主要原料氮化硅和辅助原料经造粒、素坯制备、脱脂处理、烧结而成，所述主要原料氮化硅和全部辅助原料的重量百分配比为氮化硅 58～76%、辅助原料24～42%；各组分配比之和为100%；其特征在于,所述辅助原料中有二硅化钼。

进一步，所述主要原料氮化硅和辅助原料的重量百分配比为：：Si₃N₄:58～76%，Y₂O₃: 0.1～5%，AlN:3～10%，ZrN:2～8%，Al₂O₃:1.6～7%，MoSi₂:8～34%；各组分配比之和为100%。

 进一步，所述MoSi₂的重量百分配比为13～27%。

 进一步，所述AlN的重量百分配比为3～6%。

进一步，所述ZrN的重量百分配比为2～5%。

进一步，所述Y₂O₃的重量百分配比为1～3%。

 进一步，所述Al₂O₃的重量百分配比为2～5%。

 本发明之高强度高抗氧化性能的氮化硅复合陶瓷材料的制备方法包括以下步骤:

1.原料的配制及造粒：按所述配比称取原料粉料后，装入振动球磨机中，球磨6～10小时，将球磨后的粉料在微波干燥箱中干燥，干燥温度120～140℃，时间为7～9小时，过≥80目筛；按氮化硅复合陶瓷材料粉料：粘结剂｛聚乙烯醇溶液（含聚乙烯醇干粉9wt%）｝=70wt%:30wt%制备复合陶瓷材料悬浊液，经喷雾干燥造粒方式造粒，制备有级配的颗粒料。