[发明专利]具有结晶晶界相的自增强氮化硅陶瓷及制备方法无效

专利信息
申请号: 92101118.0 申请日: 1992-02-18
公开(公告)号: CN1064261A 公开(公告)日: 1992-09-09
发明(设计)人: C·J·黄;A·J·皮兹克 申请(专利权)人: 陶氏化学公司
主分类号: C04B35/58 分类号: C04B35/58;C04B35/80
代理公司: 中国国际贸易促进委员会专利代理部 代理人: 徐汝巽
地址: 美国*** 国省代码: 暂无信息
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摘要:
搜索关键词: 具有 结晶 晶界相 增强 氮化 陶瓷 制备 方法
【权利要求书】:

1、一种制备氮化硅陶瓷体的工艺,该陶瓷体含有占优势的高平均纵横比β-氮化硅晶须,且进一步含有具有氮氧化合物磷灰石结构的结晶态晶界相,该工艺包括:

使一种如下组成的粉未混合物:

(a)氮化硅,量足以提供一种陶瓷体的量;

(b)一种致密助剂包括一Sr源,以及任选地选自Li,Na,Ca,Ba,或其混合物的元素源,所说的源的量足以促进粉未的致密化;

(c)一种转化助剂,包括选自Y,La,Ce,Nd,Sm,Eu,Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Yb,Th或其混合物的元素源,所说的源的量足以促进起始氮化硅向主要是β-氮化硅的转化。

(d)至少一种晶须生长加强化合物,其量足以促进形成β-氮化硅晶须,所说的化合物是选自Li,Na,Ca,Sc,Ti或Al,或其混合物的元素氧化物或非氧化物衍生物,但是,以该元素不同于致密助剂(b)的任选组成的元素为条件;

(e)氧化硅,其量足以提供一种氮氧化物磷灰石结构的结晶态晶界相;

在温度和压力足以造成致密化的条件下,就地形成具有平均纵横比至少为2.5的β-氮化硅晶须,并且然后使致密化组成退火足够长的时间,使得形成X-射线结晶学所确定的有氮氧化合物磷灰石结构结晶态晶界相。

2、按照权利要求1的工艺,所说的β-氮化硅晶须具有平均纵横比在2-16的范围内,所存在的量为至少20%(体积),用扫描电镜观察氮化硅陶瓷体的一个平面测得。

3、按照权利要求1或2的工艺,所说的起始氮化硅含有不超过10%(重量)的β-氮化硅。

4、按照上述权利要求中的任何一项权利要求的工艺,所说的致密助剂量在0.04%-10.0%(重量)的范围内,转化助剂的量在0.2%-29.5%(重量)的范围内,晶须生长加强化合物的量在0.01%-5.0%(重量)的范围内,所有的重量百分比都指的是占粉末混合物总重量的百分比。

5、按照上述权利要求中的任何一项权利要求的工艺,所说的致密助剂和转化助剂所存在的量,足成造成转化助剂对致密助剂的重量比从约1∶4至约8∶1。

6、按照权利要求5的工艺,所说的重量比从约1∶1至约1.8∶1。

7、按照上述权利要求中的任何一项权利要求的工艺,所说的致密助剂是氧化锶,转化助剂是氧化钇以及晶须生长加强化合物是氧化钙。

8、按照上述权利要求中的任何一项权利要求的工艺,所说的粉末混合物包括二氧化硅,其总量(包括氮化硅表面上所存在的二氧化硅的量)为粉末混合物的总重量的2.3%-6%(重量)。

9、按照上述权利要求中的任何一项权利要求的工艺,所说的退火步骤包括在1000℃-1550℃的范围内加热致密化组合物,时间为2hr致100hr。

10、按照上述权利要求中的任何一项权利要求的工艺,所说的粉末混合物进一步包括(a)至少一种预制工Palnqvist韧性增加量的增强材料的,该增强材料选自β-氮化硅晶成纤维,或者碳化硅,碳化钛,碳化硼,二硼化钛,或氧化锆的晶须,纤维,颗粒或片晶中的至少一种或(b)至少一种预制的,并经涂覆的Palmqvist韧性增加量的增强材料,被涂覆的材料是选自氧化镁,氮化铝或莫来石,作为涂层的材料选自碳化硅,碳化钛,碳化硼,二硼化钛,或氧化锆,所说的被涂覆的材料的物理形式选自晶须,纤维,颗粒或片晶,氮化硅的量加预制的增强材料的量为粉末混合物总重量的65%-99.75%(重量)的范围内。

11、按照上述权利要求中的任何一项权利要求的工艺,所说的致密化温度在1700°-1870℃的范围内,致密化压力在20.7MPa(3000Psig)-41.4MPa(6000psig)的范围内。

12、按照上述权利要求中的任何一项权利要求的工艺,所说的氮化硅陶瓷的密度为理论值的至少97%,晶界相的结晶度大于90%。

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