[发明专利]一种高强度氮化硅复合陶瓷材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及陶瓷材料技术领域，具体是一种高强度氮化硅复合陶瓷材料及其 制备方法。

背景技术

陶瓷的发展史是中华文明史的一个重要的组成部分，中国作为四大文明古国 之一，为人类社会的进步和发展做出了卓越的贡献，其中陶瓷的发明和发展更具 有独特的意义，中国历史上各朝各代有着不同艺术风格和不同技术特点。英文中 的“china”既有中国的意思，又有陶瓷的意思，清楚地表明了中国就是“陶瓷 的故乡”。早在欧洲人掌握瓷器制造技术一千多年前，汉族就已经制造出很精美 的陶瓷器。中国是世界上最早应用陶器的国家之一，而中国瓷器因其极高的实用 性和艺术性而备受世人的推崇。

随着近代科学技术的发展，近百年来又出现了许多新的陶瓷品种。它们不再 使用或很少使用粘土、长石、石英等传统陶瓷原料，而是使用其他特殊原料，甚 至扩大到非硅酸盐，非氧化物的范围，并且出现了许多新的工艺。美国和欧洲一 些国家的文献已将“Ceramic”一词理解为各种无机非金属固体材料的通称。因 此陶瓷的含义实际上已远远超越过去狭窄的传统观念了。

随着科学技术的发展，市场对陶瓷材料的性能提出了越来越高的要求，传统 的陶瓷材料已经无法满足市场的需求，各种高性能的陶瓷及陶瓷基复合材料成为 研究的重点。氮化硅陶瓷是一种高硬度、高强度的陶瓷，且在高温环境下能够保 持良好的化学稳定性，从而备受关注。但现有的氮化硅陶瓷的抗弯强度及断裂韧 性参数已经逐渐无法满足市场日益提高的要求，氮化硅陶瓷的性能逐渐限制了其 使用范围，市场需求一种性能更加优异的氮化硅陶瓷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高强度氮化硅复合陶瓷材料及其制备方法，以解 决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种高强度氮化硅复合陶瓷材料，由以下按照重量份的原料制成：氮化硅陶 瓷粉45-52份、硅化钽粉末10-15份、纳米碳化钨粉末6-8份、羟乙基纤维素 2-4份、氨基硅烷偶联剂8-12份、葡萄糖200-230份。

作为本发明进一步的方案：由以下按照重量份的原料制成：氮化硅陶瓷粉 47-51份、硅化钽粉末11-14份、纳米碳化钨粉末7-8份、羟乙基纤维素3-4份、 氨基硅烷偶联剂9-11份、葡萄糖210-220份。

作为本发明再进一步的方案：由以下按照重量份的原料制成：氮化硅陶瓷粉 48份、硅化钽粉末13份、纳米碳化钨粉末7份、羟乙基纤维素3份、氨基硅烷 偶联剂10份、葡萄糖215份。

所述高强度氮化硅复合陶瓷材料的制备方法，步骤如下：

1)使用去离子水将氨基硅烷偶联剂稀释为氨基硅烷偶联剂稀释液；

2)称取氮化硅陶瓷粉，加入至氨基硅烷偶联剂稀释液内，在70-85℃下反 应2-3h，获得氨基氮化硅陶瓷溶液；

3)真空干燥氨基氮化硅陶瓷溶液，获得氨基氮化硅陶瓷粉末；

4)称取硅化钽粉末，并将硅化钽粉末与氨基氮化硅陶瓷粉末在球磨机内， 球磨处理10-14h，获得第一混合粉末；

5)称取葡萄糖，并将葡萄糖与第一混合粉末混合均匀后，在氮气气氛下进 行烧结，得到第二混合粉末；

6)称取纳米碳化钨粉末和羟乙基纤维素，将纳米碳化钨粉末、羟乙基纤维 素及第二混合粉末与去离子水球磨共混，获得陶瓷料浆，球磨时间为15-20h；

7)将陶瓷料浆注模获得素坯；

8)将素坯干燥后，在氮气气氛下进行烧结，烧结温度为1750-1950℃，获 得高强度氮化硅复合陶瓷材料。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明制备的高强度氮化硅复合陶 瓷材料的抗弯强度为565-583MPa，断裂韧性为7.23-7.92Pa·m^1/2，与现有常规 的氮化硅陶瓷相比，抗弯强度及断裂韧性得到极大的提高。本发明制备的高强度 氮化硅复合陶瓷材料强度高，能够满足市场对陶瓷材料强度越来越高的要求。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明的技术方案作进一步详细地说明。

实施例1

一种高强度氮化硅复合陶瓷材料，由以下按照重量份的原料制成：氮化硅陶 瓷粉45份、硅化钽粉末10份、纳米碳化钨粉末6份、羟乙基纤维素2份、氨基 硅烷偶联剂8份、葡萄糖200份。