[发明专利]一种提高氮化硅陶瓷基板材料热导率和力学性能的硅热还原方法

权利要求书

1.一种提高氮化硅陶瓷基板材料热导率和力学性能的硅热还原方法，其特征在于，包括：

（1）将氮化硅粉、烧结助剂和硅粉混合，得到混合粉体，所述硅粉为单质Si，含量为氮化硅粉质量的0.1～5wt%；所述烧结助剂为稀土金属氧化物和碱土金属化合物，总含量为2～15mol%；

（2）将所得混合粉体压制成型，得到氮化硅陶瓷素坯；

（3）将所得氮化硅陶瓷素坯置于真空气氛或氩气气氛中、1000～1400℃下进行预烧结处理，得到氮化硅坯体；

（4）将所得预烧结处理后的氮化硅坯体于1800～2000℃下进行烧结处理，得到所述氮化硅陶瓷基板材料；

所述氮化硅陶瓷基板材料的热导率为75.20～135.06 W·m^-1·K^-1，抗弯强度为612～1095 MPa，断裂韧性为7.52～10.02 MPa·m^1/2。

2.根据权利要求1所述的硅热还原方法，其特征在于，所述氮化硅粉为α-Si₃N₄粉，氧含量≤5wt%。

3.根据权利要求2所述的硅热还原方法，其特征在于，所述稀土金属氧化物为Y₂O₃、Yb₂O₃、Gd₂O₃、Ce₂O₃、Sm₂O₃、La₂O₃、Tm₂O₃、Lu₂O₃、Nd₂O₃、Er₂O₃和Sc₂O₃中的至少一种，所述碱土金属化合物为MgO、Mg₂Si、MgSiN₂、MgF₂中的至少一种。

4.根据权利要求2或3所述的硅热还原方法，其特征在于，所述稀土金属氧化物和碱土金属化合物的摩尔比为1:10～10:1。

5.根据权利要求4所述的硅热还原方法，其特征在于，所述稀土金属氧化物和碱土金属化合物的摩尔比为1:5～5:1。

6.根据权利要求1所述的硅热还原方法，其特征在于，所述混合的方式为球磨混合。

7.根据权利要求6所述的硅热还原方法，其特征在于，所述混合的方式为球磨罐湿法球磨。

8.根据权利要求1所述的硅热还原方法，其特征在于，所述压制成型的方式为干压成型或/和等静压处理；所述干压成型的压力为10～50 MPa，所述等静压处理的压力为100～300MPa。

9.根据权利要求8所述的硅热还原方法，其特征在于，所述压制成型的方式为先干压成型后等静压处理。

10.根据权利要求1所述的硅热还原方法，其特征在于，所述氩气气氛为流动的氩气气氛；所述预烧结处理的时间为1～8小时。

11.根据权利要求1所述的硅热还原方法，其特征在于，所述烧结处理的方式为气压烧结；所述烧结处理的时间≥2小时。

12.根据权利要求11所述的硅热还原方法，其特征在于，所述气压烧结的气氛为氮气，气压≥1MPa。

13.根据权利要求12所述的硅热还原方法，其特征在于，所述气压烧结处理的升温速率为1～20℃/分钟。