[发明专利]氮化硅陶瓷材料及其制备方法与应用、防弹插板

权利要求书

1.一种氮化硅陶瓷材料，其特征在于，按照质量百分数计，所述氮化硅陶瓷材料的原料包括以下组分：氮化硅粉体80wt％～90wt％、碳单质1wt％～6wt％、三氧化二硼粉体1wt％～10wt％、氮化物晶须及碳化物晶须两者总量1wt％～10wt％、稀土氧化物1wt％～10wt％及粘结剂1wt％～6wt％；

其中，所述氮化物晶须的长径比为(5～20):1；所述碳化物晶须的长径比为(50～100):1；

所述氮化物晶须和所述碳化物晶须的质量比为1:(1～3)。

2.如权利要求1所述的氮化硅陶瓷材料，其特征在于，所述单质碳选自石墨粉、木炭粉、焦粉炭、活性炭粉及炭黑中的至少一种。

3.如权利要求1所述的氮化硅陶瓷材料，其特征在于，所述氮化物晶须和所述碳化物晶须的质量比为1:3。

4.如权利要求1所述的氮化硅陶瓷材料，其特征在于，所述稀土氧化物选自氧化钇、氧化镧、氧化镨和氧化钪的混合物。

5.一种氮化硅陶瓷材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

提供以下原料：氮化硅粉体80wt％～90wt％、碳单质1wt％～6wt％、三氧化二硼粉体1wt％～10wt％、氮化物晶须及碳化物晶须两者总量1wt％～10wt％、稀土氧化物1wt％～10wt％及粘结剂1wt％～6wt％；其中，所述氮化物晶须的长径比为(5～20):1；所述碳化物晶须的长径比为(50～100):1；所述氮化物晶须和所述碳化物晶须的质量比为1:(1～3)；

将所述原料混合于溶剂制浆，再干燥造粒，得到造粒粉；

将所述造粒粉制成生坯；

将所述生坯烧结成型，得到氮化硅陶瓷材料。

6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述将所述造粒粉制成生坯的步骤具体包括如下步骤：

采用双向模压成型对所述造粒粉进行干压，得到密度为1.5g/cm³～1.8g/cm³的生坯；

其中，双向模压成型的压力为120MPa～180MPa。

7.如权利要求5～6任一项所述的制备方法，其特征在于，所述将所述生坯烧结成型的步骤具体包括如下步骤：

将所述生坯于400℃～600℃下脱脂，再于800℃～900℃下充保护气体加压至1MPa～2MPa；然后在压力5MPa～7MPa下，于1600℃～1900℃烧结2h～8h；

其中，在将所述生坯烧结成型的步骤中的温控程序如下：

以每分钟3℃/min～5℃/min从400℃～600℃升温至800℃～900℃℃时，加压到1MPa～2MPa；

以每分钟2℃/min～3℃/min从800℃～900℃升温至1600～1900℃，其中，升温至1100℃～1200℃时加压到2MPa～3MPa，升温至1400℃～1500℃时加压到3MPa～5MPa；升温至1600℃～1900℃时加压至5MPa～7MPa。

8.如权利要求1～4任一项所述的氮化硅陶瓷材料在制备防护制品中的应用。

9.一种防弹插板，其特征在于，所述防弹插板的材料为如权利要求1～4任一项所述的氮化硅陶瓷材料。

10.一种装甲防护装备，其特征在于，所述装甲防护装备包括如权利要求9所述的防弹插板。