[发明专利]一种致密六方氮化硼陶瓷材料的制备方法

说明书

本发明涉及一种致密六方氮化硼陶瓷材料的制备方法，包括：（1）将六方氮化硼粉体、Y源、Si源、β‑Si₃N₄晶须进行混合，得到原料粉体；所述Si源为正硅酸乙酯、或SiO₂粉和正硅酸乙酯；所述Y源为六水合硝酸钇、或六水合硝酸钇和Y₂O₃粉体；（2）将原料粉体经过预烧结和热压烧结，得到所述致密六方氮化硼陶瓷材料。

技术领域

本发明涉及一种致密六方氮化硼陶瓷材料的制备方法，具体涉及一种包含六方氮化硼主相、少量晶界相及增强相的氮化硼陶瓷材料的制备方法，属于氮化硼陶瓷制备领域。

背景技术

六方氮化硼(h-BN)陶瓷具有良好的高温稳定性、耐腐蚀性、绝缘性，同时具有良好的润滑性能，在耐高温、电子绝缘、固体润滑等领域有广泛应用，对航空航天、微电子、金属冶炼装备等领域的发展具有重要的意义。

在h-BN陶瓷的工程应用中，往往需要材料满足一定的力学性能要求。材料获得良好力学性能的重要前提是其需要具有较高的致密度。但是，h-BN是一种强共价键化合物，具有一种类石墨的层状结构。层内B-N原子通过共价键连接，原子间结合强度高；层间通过较弱的范德华力结合，易产生层间滑移，在h-BN陶瓷烧结制备过程中，即使烧结温度超过2000℃，仍然难以通过材料的自扩散产生明显致密化。因此，通常采用引入少量低熔点烧结助剂，实现材料的烧结致密化，获得较高具有致密度的h-BN陶瓷。

究人员已经尝试了多种烧结助剂，改善h-BN陶瓷材料的致密度，所选用的烧结助剂包括氧化物(B₂O₃、Al₂O₃、ZrO₂、SiO₂、Y₂O₃等)、非氧化物(SiC、Si₃N₄、AlN等)。研究表明，h-BN陶瓷的致密度可以得到明显提升，其力学性能也得到了显著改善。这种致密化主要是利用助剂在烧结温度附近熔融液化，从而引入液相烧结机制，促进材料的致密化。但是，液相在材料内部熔融流动会受到h-BN片层结构的阻隔，使液相对致密化的促进作用降低，而增加液相含量，存在材料的绝缘性能、化学稳定性、耐高温性能、润滑性能等优势性能出现不同程度衰减的风险，往往难以获得理想的效果。

发明内容

针对上述问题，本发明旨在通过改变助剂的引入方式，提高烧结助剂在材料体系中的均匀性，充分发挥液相致密化作用。通过引入少量的烧结助剂，即可获得较高的具有致密度的h-BN陶瓷。

一方面，本发明提供了一种致密六方氮化硼陶瓷材料的制备方法，包括：

(1)将六方氮化硼粉体、Y源、Si源、β-Si₃N₄晶须进行混合，得到原料粉体；所述Si源为正硅酸乙酯、或SiO₂粉和正硅酸乙酯；所述Y源为六水合硝酸钇、或六水合硝酸钇和Y₂O₃粉体；

(2)将原料粉体经过预烧结和热压烧结，得到所述致密六方氮化硼陶瓷材料。