[发明专利]一种制备Si3N4-O’-Sialon-TiN陶瓷球材料的方法

摘要

本发明公开了一种制备Si₃N₄-O’-Sialon-TiN陶瓷球材料的方法，本发明以Si₃N₄粉为原料，以Al₂O₃-Re₂O₃-TiO₂-SiO₂为烧结助剂，Si₃N₄、Al₂O₃-Re₂O₃-SiO₂和TiO₂分别按质量分数比经混料、干燥后得到Si₃N₄-Al₂O₃-Re₂O₃-SiO₂-TiO₂混合粉体；混合粉体通过气压烧结将温度升至1600～2000℃并保温0.5～4h，整个过程烧结过程氮气压力为0.1～10MPa，获得Si₃N₄-O’-Sialon-TiN陶瓷球材料；利用该方法所制备的陶瓷球材料的相对密度高于95%，硬度为10～22GPa，断裂韧性为3～8MPam^1/2，抗弯强度为600～1200MPa，TiN粒径为20～1000nm；本发明通过引入Al₂O₃-Re₂O₃-SiO₂改善Si₃N₄致密化并生成O’-Sialon，引入纳米TiO₂实现了原位生成纳米TiN，获得Si₃N₄-O’-Sialon-TiN陶瓷球材料。

主权项

一种制备Si₃N₄‑O’‑Sialon‑TiN陶瓷球材料的方法，其特征在于包括如下步骤：（1）以Si₃N₄粉为原料，以Al₂O₃‑Re₂O₃‑SiO₂、TiO₂为烧结助剂，其中Re为Sc、Y、 La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb或Lu；按Si₃N₄：Al₂O₃‑Re₂O₃‑SiO₂：TiO₂的质量分数比为98~60%：1～30%：1～10%的配比经混料、干燥后，得到Si₃N₄‑Al₂O₃‑Re₂O₃‑SiO₂‑TiO₂混合粉体，所述的Al₂O₃‑Re₂O₃‑SiO₂中的Al₂O₃：Re₂O₃：SiO₂质量分数比为1～99%：99～1%：1～98%；（2）将Si₃N₄‑Al₂O₃‑Re₂O₃‑SiO₂‑TiO₂混合粉体放入模具中，通过冷等静压成型获得坯体；(3)将Si₃N₄‑Al₂O₃‑Re₂O₃‑SiO₂‑TiO₂坯体通过气压烧结制备Si₃N₄‑O’‑Sialon‑TiN陶瓷球材料。