The application belongs to the ceramic technical field, in particular to a Si3N4 ceramic and a preparation method thereof. The Si3N4 ceramics provided by the invention include: silicon powder, nitriding catalyst and sintering aids; silicon powder is nitrided to form Si3N4 after nitriding catalyst; the mass ratio of nitriding catalyst to silicon powder is (1-20): (80-99); the nitriding catalyst is selected from ZrO2, TiO2 or Eu2O3; the sintering aids are MgO and Re2O3; and Re is selected from Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd. , Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb or Lu. During preparation, the ceramic slurry is prepared by mixing ingredients, granulating and then by light curing, degreasing, nitriding and high temperature sintering. Therefore, the technical proposal in this application compensates the shrinkage of the sample by using the volume expansion of silicon powder nitriding, realizes the net size forming of complex shape silicon nitride ceramics, has a wide source of raw materials, a low preparation cost and a simple method.
【技术实现步骤摘要】
一种Si3N4陶瓷及其制备方法
本专利技术属于陶瓷
,具体涉及一种Si3N4陶瓷及其制备方法。
技术介绍
Si3N4陶瓷材料作为一种结构材料,具有优异的力学性能,例如高硬度、高强、耐磨、耐高温、物理化学稳定性等优异性能,可广泛应用于结构件、催化剂载体、过滤材料和散热材料等多个方面。然而,正是因为其优异的力学性能限制了其加工的多样性,如果仅仅依靠传统的加工工艺无法得到具有复杂形状的陶瓷材料,难以满足对个性化、精细化、轻量化和复杂化的高端产品快速制造的需求,限制了高性能陶瓷产品的开发与应用。因而,开发一种可获得任意复杂形状的陶瓷材料的成型工艺具有巨大的应用场景。目前,Si3N4陶瓷的主流成型工艺为增材制造工艺,但其在烧结后样品出现收缩的现象,严重影响到陶瓷制备的精度。为了解决该方法,常规的做法是:通过估算陶瓷烧结后的收缩率,在设计模型时进行补偿。然而,该法不仅实施起来比较复杂,而且需要保证样品能在三维方向均匀收缩,更严重的是收缩太严重可能破坏其最终结构,产生裂纹或者鼓包。
技术实现思路
为了解决上述技术问题,本专利技术的目的在于提供一种Si3N4陶瓷及其制备方法,其具体技术方案如下:一种Si3N4陶瓷,其制备原材料包括:硅粉、氮化催化剂和烧结助剂;所述硅粉经所述氮化催化剂氮化处理后生成Si3N4,所述氮化催化剂与硅粉的质量比为(1~20):(80~99);所述氮化催化剂选自ZrO2、TiO2或Eu2O3;所述烧结助剂为MgO和Re2O3,所述Re选自Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb或Lu。优选的,所 ...
【技术保护点】
1.一种Si3N4陶瓷,其特征在于,其制备原材料包括:硅粉、氮化催化剂和烧结助剂;所述硅粉经所述氮化催化剂氮化处理后生成Si3N4,所述氮化催化剂与硅粉的质量比为(1~20):(80~99);所述氮化催化剂选自ZrO2、TiO2或Eu2O3;所述烧结助剂为MgO和Re2O3,所述Re选自Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb或Lu。
【技术特征摘要】
1.一种Si3N4陶瓷,其特征在于,其制备原材料包括:硅粉、氮化催化剂和烧结助剂;所述硅粉经所述氮化催化剂氮化处理后生成Si3N4,所述氮化催化剂与硅粉的质量比为(1~20):(80~99);所述氮化催化剂选自ZrO2、TiO2或Eu2O3;所述烧结助剂为MgO和Re2O3,所述Re选自Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb或Lu。2.根据权利要求1所述的Si3N4陶瓷,其特征在于,所述Si3N4和烧结助剂的质量比为(80~99):(1~20)。3.根据权利要求1或2所述的Si3N4陶瓷,其特征在于,所述MgO和Re2O3的质量比为(30~60):(40~70)。4.根据权利要求1至3任意一项所述的Si3N4陶瓷,其特征在于,所述硅粉和所述氮化催化剂的质量比为95∶5,所述Si3N4和烧结助剂的质量比为90∶10,所述MgO和Re2O3的质量比为55∶45。5.一种权利要求1至4任意一项所述的Si3N4陶瓷的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:a)按配比称取硅粉、氮化催化剂和烧结助剂,混合球磨,得到混合粉体;b)将步骤a)的混合粉体与分散剂混合,进行喷雾制粒,得到球形颗粒;c)将步骤b)的球形颗粒...
【专利技术属性】
技术研发人员:林锐霖,牛文彬,陈志伟,吴利翔,郭伟明,林华泰,
申请(专利权)人:广东工业大学,
类型:发明
国别省市:广东,44
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