[发明专利]一种高强度碳化硅/氮化硅复相陶瓷及其制备方法

说明书

本发明涉及一种高强度碳化硅/氮化硅复相陶瓷及其制备方法，以SiC为主相，以亚微米Si₃N₄、纳米Si₃N₄和β‑Si₃N₄晶须中的至少一种作为增强相，以Al₂O₃和Y₂O₃作为烧结助剂，再经过热压烧结后，得到所述SiC/Si₃N₄复相陶瓷。

技术领域

本发明涉及一种高强度SiC/Si₃N₄复相陶瓷及其制备方法，具体涉及一种以SiC为主相，、Si₃N₄为增强相、Al₂O₃和Y₂O₃为烧结助剂来制备的高强度和高韧性的SiC/Si₃N₄复相陶瓷，属于复相陶瓷的制备领域。

背景技术

SiC是一种强共价键化合物，在室温和高温下都有很高的强度，具有仅次于金刚石和立方氮化硼的硬度、高的热导率、优异的抗蠕变、抗氧化和耐酸碱腐蚀性能，因此，在冶金、航天、汽车、机械、石化、冶金和电子等行业得到了广泛的应用。但是，相比于ZrO₂和Si₃N₄等陶瓷材料，SiC陶瓷的强度还有待提高。

根据混合法则，在SiC陶瓷中掺入强度更高的颗粒将有助于SiC陶瓷强度的提升。Si₃N₄同样是一种强共价键化合物，具有一系列优良的性能，比如在常温和高温下都具有高强度、高硬度，良好的抗腐蚀、抗氧化和抗热震性能等。因而，Si₃N₄颗粒掺入SiC陶瓷中将有效提高其强度。另一方面，SiC陶瓷和Si₃N₄陶瓷都可以采用Al₂O₃和Y₂O₃作为烧结助剂完成致密化并取得优异的力学性能。因而，采用Si₃N₄作为SiC陶瓷的增强相无论在补强效果还是烧结致密化方面都较为理想。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种高强度SiC/Si₃N₄复相陶瓷及其制备方法。

一方面，本发明提供了一种SiC/Si₃N₄复相陶瓷，以SiC为主相，以亚微米Si₃N₄、纳米Si₃N₄和β-Si₃N₄晶须中的至少一种作为增强相，以Al₂O₃和Y₂O₃作为烧结助剂，再经过热压烧结后，得到所述SiC/Si₃N₄复相陶瓷。

本发明中，采用亚微米Si₃N₄、纳米Si₃N₄、β-Si₃N₄晶须中的一种或多种作为增强相，可以在SiC基体中产生钉扎效应，对裂纹扩展起到阻碍作用，有效抑制裂纹扩展，从而提高SiC陶瓷的强度和断裂韧性，以获得高强度的SiC/Si₃N₄复相陶瓷。