[发明专利]一种高强度、耐高温、抗热冲击的氮化硅陶瓷热刀及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种氮化硅陶瓷热刀，其特征在于，包括氮化硅陶瓷基体、内嵌于所述氮化硅陶瓷基体中的电热丝、以及用于连接电热丝的导线，氮化硅陶瓷热刀通过导线与电源连接。

2.根据权利要求1所述的氮化硅陶瓷热刀，其特征在于，所述氮化硅陶瓷热刀的使用温度为室温～1200℃。

3.根据权利要求1或2所述的氮化硅陶瓷热刀，其特征在于，所述电热丝为钨丝或铂丝。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的氮化硅陶瓷热刀，其特征在于，所述氮化硅陶瓷热刀的抗弯强度为600～742MPa，热导率为55.3～73.8W/（m·K），断裂韧性为5.6～7.4MPa·m^1/2，维氏硬度为14.9～16.8 GPa。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的氮化硅陶瓷热刀，其特征在于，所述氮化硅陶瓷基体是包括Si₃N₄、MgO和稀土氧化物的起始原料经烧结后得到；优选地，以起始原料质量计为100wt%，所述Si₃N₄占起始原料总质量的80～90wt%，所述MgO和稀土氧化物占起始原料总质量的10～20wt%；更优选地，所述MgO和稀土氧化物的摩尔质量比为5:（1～3）。

6.根据权利要求5所述的氮化硅陶瓷热刀，其特征在于，所述稀土氧化物为Y₂O₃、La₂O₃、CeO₂、Pr₂O₃、Nd₂O₃、Sm₂O₃、Gd₂O₃、Tb₂O₃、Dy₂O₃、Ho₂O₃、Er₂O₃、Tm₂O₃、Yb₂O₃、Lu₂O₃中的至少一种。

7.一种如权利要求1-6中任一项所述的氮化硅陶瓷热刀的制备方法，其特征在于，包括：

将Si₃N₄粉体、MgO粉体、稀土氧化物粉体和溶剂混合后，得到浆料；

将所得浆料再经球磨、烘干、研磨、过筛，得到复合粉体；

将所得复合粉体压制成型，得到多个素坯；

将电热丝黏附于第一素坯表面，并将第二素坯或复合粉体敷在第一素坯表面并压实后，在10～30MPa、1700～1850℃下烧结60～120分钟，得到所述氮化硅陶瓷热刀。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述Si₃N₄粉体为α-Si₃N₄粉体，平均粒径为0.2～0.8μm；所述MgO粉体的平均粒径为0.2～0.8μm；所述稀土氧化物粉体的平均粒径为1～3μm。

9.根据权利要求7或8所述的制备方法，其特征在于，采用粘结剂溶液将电热丝黏附于第一素坯表面，所述粘结剂溶液为PVA溶液或PVB溶液。

10.根据权利要求7-9中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述烧结的气氛为氮气、氩气、真空中的一种。

11.一种权利要求1-6中任一所述的氮化硅陶瓷热刀在航天器展开机构释放装置中的应用。