[发明专利]一种氮化硅-碳化硅复合材料材料及其制备方法

说明书

一种氮化硅‑碳化硅复合材料及其制备方法，涉及陶瓷材料领域，其采用α‑氮化硅粉体配合少量的烧结助剂进行烧结，以β‑氮化硅晶种诱导α‑氮化硅粉体的晶型转化，以增加产品致密度和力学强度。同时，其采用氮气氛围下的三段烧结的使素坯致密化，并在高温高压下产生自增韧效果，结合碳化硅的增韧效果，得到高强度、高韧性的氮化硅陶瓷。一种氮化硅‑碳化硅复合材料，起通过上述方法制备得到，其具有高强度、高韧性、耐磨耐腐蚀的特点。

技术领域

本发明涉及陶瓷材料领域，具体而言，涉及一种氮化硅-碳化硅复合材料材料及其制备方法。

背景技术

氮化硅陶瓷是一类性能优异的结构陶瓷，其在各种温度下均具有极高的强度和抗破坏韧性，同时其还具有较高的热稳定性、硬度、耐磨性、抗氧化性、抗腐蚀性等，是一种极具发展潜力的结构陶瓷，被广泛应用于一些高精尖领域。但是，随着科技的迅速发展，人们对材料性能的要求越来越高，氮化硅陶瓷脆性大、韧性低的弱点也越来越受到人们的重视。

发明内容

本发明的目的在于提供一种氮化硅-碳化硅复合材料的制备方法，其操作简单方便，能够有效提高氮化硅陶瓷的韧性和抗弯强度。

本发明的另一目的在于提供一种氮化硅-碳化硅复合材料，其具有高强度、高韧性、耐磨耐腐蚀的特点。

本发明的实施例是这样实现的：

一种氮化硅-碳化硅复合材料材料的制备方法，其包括：

将80～100重量份的α-氮化硅粉体、15～30重量份的碳化硅粉体、0.5～2重量份的金属氧化物、1～5重量份的稀土氧化物以及7～10重量份的β-氮化硅晶种均匀混合，并压制成素坯；

将素坯在氮气压力0.1～0.3Mpa，温度1300～1500℃下进行一段烧结；随后在氮气压力0.1～0.3Mpa，温度1600～1800℃下进行二段烧结；最后在氮气压力1.5～2Mpa，温度2000～2200℃下进行三段烧结。

一种氮化硅-碳化硅复合材料材料，其由上述氮化硅-碳化硅复合材料材料的制备方法制备得到。

本发明实施例的有益效果是：

本发明实施例提供了一种氮化硅-碳化硅复合材料及其制备方法，其采用α-氮化硅粉体配合少量的烧结助剂进行烧结，以β-氮化硅晶种诱导α-氮化硅粉体的晶型转化，以增加产品致密度和力学强度。同时，其三段烧结的形式，一段烧结在较低气压和较低温度下进行，让助剂形成液相，并在α-氮化硅粉体中均匀分布；二段烧结在一段烧结的基础上提高了温度，让α-氮化硅粉体能够由α相相变为β相，同时通过溶解析出在β-氮化硅晶种表面生长，并将素坯表面的气孔封闭；最后在二段烧结的基础上增大气压，使素坯进一步致密化和自增韧，得到高强度、高韧性的氮化硅陶瓷。再此基础上，通过碳化硅的引入，进一步增加产品的韧性和抗弯强度，通过上述方法制备得到的氮化硅-碳化硅复合材料，具有高强度、高韧性、耐磨耐腐蚀的特点。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

下面对本发明实施例的一种氮化硅-碳化硅复合材料及其制备方法进行具体说明。

本发明实施例提供了一种氮化硅-碳化硅复合材料材料的制备方法，其包括：

S1.将80～100重量份的α-氮化硅粉体、15～30重量份的碳化硅粉体、0.5～2重量份的金属氧化物、1～5重量份的稀土氧化物以及7～10重量份的β-氮化硅晶种均匀混合，并压制成素坯。