[发明专利]一种高硬高韧氮化硅基陶瓷及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种高硬高韧氮化硅基陶瓷，其特征在于，所述氮化硅陶瓷是将Si₃N₄粉和烧结助剂Al₂O₃-Re₂O₃进行混料，以乙醇为溶剂，以Si₃N₄球为球磨介质，球磨混合，干燥得到Si₃N₄-Al₂O₃-Re₂O₃的混合粉体，再将Si₃N₄-Al₂O₃-Re₂O₃混合粉体，在真空中以速率Ⅰ升温至700～900℃，再在氮气的保护下，轴向加压为25～50MPa下，以速率Ⅱ升温至1600～1800℃并保温1～15min，经放电等离子烧结制得；所述Si₃N₄包括由α-Si₃N₄和β-Si₃N₄，其中，α-Si₃N₄和β-Si₃N₄的体积比为(5～8)：(2～5)。

2.根据权利要求1所述的高硬高韧氮化硅基陶瓷，其特征在于，所述氮化硅陶瓷的相对密度为98～100％，硬度为18～21GPa，断裂韧性为6～10MPa·m^1/2，抗弯强度为600～1200MPa。

3.根据权利要求1所述的高硬高韧氮化硅基陶瓷，其特征在于，所述Si₃N₄：Al₂O₃-Re₂O₃的体积比为(45～47)：(3～5)。

4.根据权利要求2所述的高硬高韧氮化硅基陶瓷，其特征在于，所述Al₂O₃-Re₂O₃中Al₂O₃：Re₂O₃的体积比为(1～4)：(1～4)。

5.根据权利要求1所述的高硬高韧氮化硅基陶瓷，其特征在于，所述中Re₂O₃中Re为Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb或Lu。

6.根据权利要求1所述的高硬高韧氮化硅基陶瓷，其特征在于，所述Si₃N₄粉的纯度为98～100wt.％，其中，ɑ-Si₃N₄的粒径0.3～2μm，β-Si₃N₄长径比值为，β-Si₃N₄的粒径为0.3～3μm；所述Al₂O₃粉的纯度为99.8～99.99wt.％，所述Al₂O₃粉的粒径为100～500nm；所述Re₂O₃粉的纯度为99～99.9wt.％，所述Re₂O₃粉的粒径为0.2～1μm。

7.根据权利要求1所述的高硬高韧氮化硅基陶瓷，其特征在于，所述速率Ⅰ为150～300℃/min，所述速率Ⅱ为100～150℃/min。