[发明专利]一种Si3

说明书

本发明涉及一种Si₃N₄/SiC复相陶瓷材料及其制备方法，所述Si₃N₄/SiC复相陶瓷材料是以Si₃N₄和SiC作为原料粉体，以Tm₂O₃和MgO作为烧结助剂，采用热压烧结制备得到；以原料粉体和烧结助剂总质量计为100wt%，所述SiC的含量为1～20wt%，所述烧结助剂的含量为6.94wt%，余量为Si₃N₄。

技术领域

本发明涉及一种Si₃N₄/SiC复相陶瓷材料及其制备方法，属于复相陶瓷的制备领域。

背景技术

氮化硅陶瓷是一种全能的陶瓷材料，具有高强度、高韧性、高热导、抗氧化、耐腐蚀、耐热冲击等诸多优良性能。但是氮化硅具有强共价键特性，因而烧结较为困难。热压烧结是一种制备高性能结构陶瓷的有效方法，通过施加轴向压力可以有效促进陶瓷材料的致密化。但是，氮化硅的热导率具有各向异性的特点，即沿a、b轴的热导率较低而沿c轴方向的热导率较高。在热压烧结的过程中，由于轴向压力的存在，氮化硅陶瓷晶粒c轴沿平行于热压方向的生长会被抑制，因而导致平行于热压方向的热导率降低。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种Si₃N₄/SiC复相陶瓷材料及其制备方法。

一方面，本发明提供了一种Si₃N₄/SiC复相陶瓷材料，所述Si₃N₄/SiC复相陶瓷材料是以Si₃N₄和SiC作为原料粉体，以Tm₂O₃和MgO作为烧结助剂，采用热压烧结制备得到；

以原料粉体和烧结助剂总质量计为100wt％，所述SiC的含量为1～20wt％，所述烧结助剂的含量为6.94wt％，余量为Si₃N₄。

在本公开中，碳化硅也是一种高性能的陶瓷材料，在具有优良力学性能的同时也具有很高的热导率，而且其热导率不存在明显的各向异性特点。因为，本发明拟通过在氮化硅陶瓷基体中引入碳化硅颗粒，利用碳化硅在各个方向上均具有较高热导率的特点，弥补热压烧结过程中氮化硅在平行于热压方向上热导率的降低，制备具有较高热导率的Si₃N₄/SiC复相陶瓷。另一方面，由于碳化硅具有较高的维氏硬度，引入碳化硅可以提高Si₃N₄/SiC复相陶瓷的硬度。碳化硅在氮化硅基体中的钉扎作用也会提高Si₃N₄/SiC复相陶瓷的断裂韧性。以Si₃N₄和SiC作为原料粉体，以Tm₂O₃和MgO作为烧结助剂(例如，以原料粉体和烧结助剂总质量计为100wt％，所述SiC的含量为1～20wt％，所述烧结助剂的含量为6.94wt％，余量为Si₃N₄)，采用热压烧结制备得到Si₃N₄/SiC复相陶瓷材料。综上，引入碳化硅、和以 Tm₂O₃和MgO为烧结助剂，通过热压烧结制备具有高强、高韧、高热导的Si₃N₄/SiC复相陶瓷，可以有效制备出综合性能优良的Si₃N₄/SiC复相陶瓷。

较佳地，所述烧结助剂中Tm₂O₃的和MgO的摩尔质量比为2:5。即，所述Tm₂O₃的含量为5.50wt％，MgO的含量为1.44wt％。