The invention relates to a method for preparing high thermal conductivity silicon nitride ceramics by atmospheric pressure sintering. The method includes: 95-70% silicon nitride powder and 5-30% sintering aids are mixed evenly to obtain ceramic mixed powders. The sintering aids are mainly titanium dioxide, and at least one of them is Y2O3, Sc2O3, Sm2O3, Lu2O3, Er2O3, MgO, Mg2Si and MgSiN2 as auxiliary sintering aids. Mixture of additives; Forming the ceramic mixed powders to obtain ceramic green bodies; SiN4 ceramics were obtained by sintering the ceramic green bodies under atmospheric pressure at 1600-1800 ~C. The invention can obtain dense silicon nitride ceramics with a certain thermal conductivity level and excellent mechanical properties.
【技术实现步骤摘要】
一种常压烧结制备高热导率氮化硅陶瓷的方法
本专利技术涉及一种常压烧结制备高热导率氮化硅陶瓷的方法,更确切的说是以TiO2作为主烧结助剂,优选不同辅助烧结助剂,常压烧结制备高热导率氮化硅陶瓷材料的方法,属于非氧化物陶瓷制备
技术介绍
氮化硅陶瓷具有优异的力学性能,包括高抗弯强度和断裂韧性,良好的抗热震性,较小的高温蠕变性,同时较好耐磨损、耐腐蚀性等特点,广泛应用于结构陶瓷领域,诸如汽车,航空航天和电子等。氮化硅的晶体结构由强共价键组成,导致材料烧结难度大,因此通常采用液相烧结制备致密的氮化硅陶瓷材料。同时当烧结温度高于1850℃时,氮化硅的分解速率迅速增大,因此通常采取两种方法避免氮化硅的分解,一是通过施加气体压力,抑制反应的进行,即气压烧结,最终在较高烧结温度制备出高性能的氮化硅陶瓷材料;二是通过选用适当的烧结助剂,在较低的温度制备出致密的氮化硅陶瓷材料,即低温液相烧结技术。目前关于氮化硅研究的最高水平是由日本的研究人员通过添加5mol%MgO和2mol%Y2O3作为烧结助剂在0.1MPa氮气气氛、1400℃条件下反应烧结4小时,然后在1MPa氮气气氛,1900℃条件下保温60小时,最后以0.2℃/分钟速度降温,得到热导率为177W/(m·K)的氮化硅陶瓷。尽管该技术得到了良好的热导率,但是成本较高,限制了氮化硅陶瓷的进一步发展应用。通常低温液相烧结技术需要较高含量的烧结助剂,因此导致材料的相关性能(力学性能和热学性能等)下降,因此对烧结助剂种类选择以及烧结助剂含量优化对常压烧结氮化硅陶瓷性能十分重要,目前关于常压烧结氮化硅陶瓷热导率研究的文献报 ...
【技术保护点】
1.一种采用以TiO2为主烧结助剂常压烧结制备致密氮化硅陶瓷的方法,其特征在于,包括:以总配料质量100%计,将氮化硅粉体95~70%、烧结助剂5~30%均匀混合,得到陶瓷混合粉体,所述烧结助剂是以TiO2为主烧结助剂,以Y2O3、Sc2O3、Sm2O3、Lu2O3、Er2O3、MgO、Mg2Si、MgSiN2中的至少一种为辅烧结助剂的混合物;将所得的陶瓷混合粉体成型,得到陶瓷素坯;将所得的陶瓷素坯置于1600~1800℃下常压烧结,得到致密氮化硅陶瓷。
【技术特征摘要】
1.一种采用以TiO2为主烧结助剂常压烧结制备致密氮化硅陶瓷的方法,其特征在于,包括:以总配料质量100%计,将氮化硅粉体95~70%、烧结助剂5~30%均匀混合,得到陶瓷混合粉体,所述烧结助剂是以TiO2为主烧结助剂,以Y2O3、Sc2O3、Sm2O3、Lu2O3、Er2O3、MgO、Mg2Si、MgSiN2中的至少一种为辅烧结助剂的混合物;将所得的陶瓷混合粉体成型,得到陶瓷素坯;将所得的陶瓷素坯置于1600~1800℃下常压烧结,得到致密氮化硅陶瓷。2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,主烧结助剂与辅烧结助剂的质量比为1:(0.2~1.5)。3.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,烧结助剂中含有Y2O3,Y2O3占总配料的质量百分比低于3wt%。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法,其特征在于,所述氮化硅粉体粒径范围在0.5~3μm。5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法,其特征在于,所述烧结助剂纯度99%以上,平...
【专利技术属性】
技术研发人员:张景贤,段于森,李晓光,
申请(专利权)人:中国科学院上海硅酸盐研究所,
类型:发明
国别省市:上海,31
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