[发明专利]一种等轴状β-Si3N4+TiN+O′-Sialon复相陶瓷材料及其制备方法

摘要

本发明公开了一种等轴状β‑Si3N4+TiN+O'‑Sialon复相陶瓷材料及其制备方法，是引入TiO2溶胶作为Si粉氮化催化剂，原位生成纳米TiN增强相，引入Re2O3‑Al2O3‑SiO2烧结助剂促进Si3N4烧结致密化，形成等轴状β‑Si3N4晶粒，并生成O'‑Sialon。本发明的β‑Si3N4+TiN+O'‑Sialon复相陶瓷材料具有优异的力学性能、高温性能、抗氧化及抗腐蚀性能。

主权项

1.一种等轴状β‑Si3N4+TiN+O'‑Sialon复相陶瓷材料的制备方法，其特征在于包括下述步骤：(1)以Si粉为原料，以TiO2溶胶、Re2O3‑Al2O3‑SiO2为烧结助剂，按照Si：TiO2：Re2O3‑Al2O3‑SiO2质量分数比为60～98％：1～10％：1～30％的配比，经混料、干燥后，得到Si‑TiO2‑Re2O3‑Al2O3‑SiO2混合粉体，其中Re为Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb或Lu中的任一种，所述Re2O3‑Al2O3‑SiO2中的Re2O3：Al2O3：SiO2质量分数比为1～98％：1～98％：1～98％；(2)将Si‑TiO2‑Re2O3‑Al2O3‑SiO2混合粉体放入模具中进行干压成型后，通过冷等静压成型获得Si‑TiO2‑Re2O3‑Al2O3‑SiO2坯体；(3)将Si‑TiO2‑Re2O3‑Al2O3‑SiO2坯体通过气压反应烧结制备等轴状β‑Si3N4+TiN+O'‑Sialon复相陶瓷材料；所述气压反应烧结为：将Si‑TiO2‑Re2O3‑Al2O3‑SiO2坯体放入氮化硼坩埚，以20℃/min的升温速率将温度升至1000～1250℃，再以10℃/min的升温速率将温度升至1300～1600℃，并保温1～4h，保温过程氮气压力为0.1～5MPa，然后以5℃/min的升温速率将温度升至1600～2000℃，并保温1～4h，保温过程氮气压力为0.1～5MPa，通过气压反应烧结获得等轴状β‑Si3N4+TiN+O'‑Sialon复相陶瓷材料。