[发明专利]一种Si3

权利要求书

1.一种Si₃N₄陶瓷材料，其特征在于，所述Si₃N₄陶瓷材料的原料组成包括：α-Si₃N₄ 92～98 wt%、烧结助剂2～8 wt%，各组分质量百分比之和为100wt%；其中烧结助剂为Al₂O₃、Y₂O₃、Fe₂O₃和AlN；所述烧结助剂中AlN的含量为0.25～1.00 wt%；所述烧结助剂中Al₂O₃的含量为0.55～2.59 wt%，Y₂O₃的含量为1.27～3.67 wt%；所述烧结助剂中Fe₂O₃的含量为0.25～1.00 wt%；

所述Si₃N₄陶瓷材料的相对密度为98.5%～99.8%，抗弯强度为1102.3～1386.9 MPa；

所述Si₃N₄陶瓷材料的维氏硬度为17.1～18.6 GPa，断裂韧性为10.2～13.8 MPa·m^1/2。

2.根据权利要求1所述的Si₃N₄陶瓷材料，其特征在于，所述Al₂O₃和Y₂O₃的摩尔比为0.5～3。

3.一种如权利要求1或2所述的Si₃N₄陶瓷材料的制备方法，其特征在于，以α-Si₃N₄粉体作为初始原料，以Al₂O₃粉体、Y₂O₃粉体、Fe₂O₃粉体和AlN粉体为烧结助剂，经过气压烧结和热等静压后处理，得到所述Si₃N₄陶瓷材料。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，包括：

（1）将初始原料和烧结助剂混合，得到混合粉体；

（2）将所得混合粉体压制成型，得到素坯；

（3）将所得素坯进行气压烧结和热等静压后处理，得到所述Si₃N₄陶瓷材料。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述混合的方法为球磨混合；所述球磨混合的转速为200～400 rpm，球磨时间为3～6小时。

6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述压制成型的方式为干压预成型或/和冷等静压成型。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述压制成型的方式为先干压成型后冷等静压成型。

8.根据权利要求6或7所述的制备方法，其特征在于，所述干压成型的压力为5 MPa～20MPa，所述冷等静压的压力为100～300 MPa。

9.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述气压烧结的参数包括：气氛为氮气气氛，气压为0.5MPa～2MPa；烧结温度为1650～1750℃，烧结时间为60～240 分钟。

10.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述热等静压后处理的参数包括：温度为1550～1700℃，保温时间为0.5～2.5小时，压力为100～200 MPa。