[发明专利]一种基于氮化硅的层状陶瓷复合材料及其制备方法在审
申请号: | 201911088241.5 | 申请日: | 2019-11-08 |
公开(公告)号: | CN110698207A | 公开(公告)日: | 2020-01-17 |
发明(设计)人: | 陈威;王昭勋 | 申请(专利权)人: | 陕西科技大学 |
主分类号: | C04B35/584 | 分类号: | C04B35/584;C04B35/622;C04B35/64 |
代理公司: | 61200 西安通大专利代理有限责任公司 | 代理人: | 郭瑶 |
地址: | 710021*** | 国省代码: | 陕西;61 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 氮化硅 层状陶瓷 复合材料 六方氮化硼 混合粉末 金属模具 烧结助剂 陶瓷材料 陶瓷粉末 混合物 烧结 称量 过筛 冷压 磨碎 素坯 制备 钼粉 装入 保留 | ||
本发明公开一种基于氮化硅的层状陶瓷复合材料及其制备方法,属于陶瓷材料领域,采用氮化硅、六方氮化硼和钼作为原料,Al2O3和Y2O3混合物为烧结助剂,将各陶瓷粉末经混合后磨碎过筛,混合粉末与钼粉多份称量,装入金属模具冷压形成素坯,在氮气气氛,温度1750~1850℃,压力25~35MPa条件下烧结,得到基于氮化硅的层状陶瓷复合材料。使得基于氮化硅的层状陶瓷复合材料不仅保留了较高的硬度,并且韧性好。
技术领域
本发明涉及陶瓷材料领域,具体为一种基于氮化硅的层状陶瓷复合材料及其制备方法。
背景技术
氮化硅材料作为一种重要的结构陶瓷材料,具有高硬度、低密度、耐高温等性质,可用于制造轴承、气轮机叶片、机械密封环、永久性模具等机械结构。然而,因陶瓷材料所具有的脆性问题,始终限制了氮化硅材料的实际应用。因此,需要提出一种能够提高氮化硅材料的韧性的方法,以扩大氮化硅材料的应用范围。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于氮化硅的层状陶瓷复合材料及其制备方法,这种层状陶瓷具有类似珍珠贝壳层的仿生结构,很大程度上提高了陶瓷材料的断裂韧性。
本发明是通过以下技术方案来实现:
上述一种基于氮化硅的层状陶瓷复合材料的制备方法,包括以下步骤:
步骤1、称取陶瓷粉料和钼粉,陶瓷粉料包括主料和烧结助剂,所述主料为氮化硅和六方氮化硼的混合物或氮化硅,其中六方氮化硼的质量占陶瓷粉料质量的0~20%,烧结助剂的质量为全部陶瓷粉料质量的8%~12%;其中钼粉质量为陶瓷粉料质量的19%~33%;
步骤2、将步骤1中称取的主料和烧结助剂混合均匀,得到混合料;
步骤3、将步骤2中得到的混合料磨碎、过筛,得到混合粉料;
步骤4、将步骤1称取的钼粉分成N份,将步骤3中得到的混合粉料分成N+1份;
步骤5、将步骤4中得到的N份钼粉和N+1份混合粉料交错平铺在冷压模具中,冷压成型,成型后得到素坯;
步骤6、将步骤5得到的素坯装入烧结模具并预压,然后在氮气气氛下烧结,得到层状陶瓷复合材料。
进一步的,步骤2中,混合主料和烧结助剂时,通过球磨混料,将称量好的主料和烧结助剂置于球磨罐中,加入二氧化锆磨球,然后倒入酒精,用行星式球磨机充分混匀,行星式球磨机速度为50r·min-1~150r·min-1,球磨时间为5h~6h。
进一步的,步骤2中,所述加入二氧化锆磨球的质量为陶瓷粉料质量的2倍,酒精的质量为陶瓷粉料质量的2倍。
进一步的,步骤6中,将素坯装入烧结模具时在烧结模具内铺设石墨纸。
进一步的,步骤1中,氮化硅纯度99.99%,α相>94%,平均粒径0.3μm体积分数为90%,六方氮化硼纯度99.6%,平均粒径0.5μm,Al2O3和Y2O3纯度>99.5%,平均粒径为1μm。
进一步的,步骤1中,Al2O3与Y2O3混合物烧结助剂中,Al2O3和Y2O3的质量比为(2:3)~(3:2)。
一种基于氮化硅的层状陶瓷复合材料,基于本发明所提供的制备方法制备。
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