本发明专利技术公开了一种氮化硅陶瓷材料及其制备方法和应用，该氮化硅陶瓷材料由以下按照重量份的原料组成：由以下按照重量份的原料组成：α-Si3N4、β-Si3N4、去离子水、添加剂粉体、分散剂、稀土金属氧化物助剂、蛇纹石尾矿；所述稀土金属氧化物助剂由以下按照重量份的原料组成：Y2O3、La2O3、Nb2O3。所述添加剂粉体为碳化钛、碳化钨、碳化钒、碳化锆、硼化钛或硼化锆粉体中的一种或两种以上。所述分散剂包括聚丙烯酸和聚乙二醇。本发明专利技术具有较高的力学性能，分散剂解决了混料过程中氮化硅粉体尤其是纳米尺寸的添加剂的容易团聚的问题，制备出纳米颗粒均匀分布的氮化硅基混合料，强度高、耐磨性好、导热性好。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及陶瓷材料领域，具体是一种氮化硅陶瓷材料及其制备方法和应用。
技术介绍
氮化硅陶瓷材料具有高强度、高刚度、比重轻、耐磨损、耐腐蚀、耐冷热冲击、自润滑免维护和电绝缘等优异的性能，是目前生产各类精密陶瓷轴承的首选材料。氮化硅陶瓷球还可以作为阀球、测量球、研磨球在航空、航天、机械、化工等领域广泛地应用。近年来，氮化硅陶瓷刀具由于其较高的硬度，强度，断裂韧性，较小的膨胀系数，耐高温以及自然界取之不尽的硅、氮等元素，在现代化加工领域得到广泛地应用。但是，随着现代化加工技术要求的不断提高，对相应材料性能的要求也水涨船高，对材料由于其性能的差别分工也越加细化，根据加工产品的性能不同使用之相匹配的的陶瓷刀具材料，既可以提高加工效率，又可以节省材料的损耗。现有技术对铸铁及合金的加工做了一个整体的研究，而随着科技的进步，对加工的要求也日益增高，根据加工材料的不同使用不同的切削刀具，可以最大限度地使用刀具，减少损耗，降低成本。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种强度高、耐磨性好、导热性好的氮化硅陶瓷材料及其制备方法和应用，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种氮化硅陶瓷材料，由以下按照重量份的原料组成：α-Si3N4：70-80份、β-Si3N4：3-5份、去离子水：50-60份、添加剂粉体：10-20份、分散剂：6-10份、稀土金属氧化物助剂：5-7份、蛇纹石尾矿：3-5份；所述稀土金属氧化物助剂由以下按照重量份的原料组成：Y2O3：1.5-2份、La2O3：1.5-2份、Nb2O3：2-3份。作为本专利技术进一步的方案：所述氮化硅陶瓷材料，由以下按照重量份的原料组成：α-Si3N4：72-78份、β-Si3N4：3.5-4.5份、去离子水：52-58份、添加剂粉体：12-18份、分散剂：7-9份、稀土金属氧化物助剂：5.4-6.6份、蛇纹石尾矿：3.5-4.5份；所述稀土金属氧化物助剂由以下按照重量份的原料组成：Y2O3：1.6-1.9份、La2O3：1.6-1.9份、Nb2O3：2.2-2.8份。作为本专利技术进一步的方案：所述氮化硅陶瓷材料，由以下按照重量份的原料组成：α-Si3N4：75份、β-Si3N4：4份、去离子水：55份、添加剂粉体：15份、分散剂：8份、稀土金属氧化物助剂：6份、蛇纹石尾矿：4份；所述稀土金属氧化物助剂由以下按照重量份的原料组成：Y2O3：1.8份、La2O3：1.8份、Nb2O3：2.4份。作为本专利技术进一步的方案：所述添加剂粉体为碳化钛、碳化钨、碳化钒、碳化锆、硼化钛或硼化锆粉体中的一种或两种以上。作为本专利技术进一步的方案：所述分散剂包括聚丙烯酸和聚乙二醇。所述氮化硅陶瓷材料的制备方法，由以下步骤组成：(1)按照重量份称取各原料；(2)首先将分散剂聚丙烯酸和聚乙二醇加入去离子水中，使聚丙烯酸的质量浓度为0.8-1％，聚乙二醇的质量浓度为1-1.2％，然后进行搅拌制成分散剂溶液，并调整分散剂溶液的pH值为9-11；(3)将α-Si3N4、β-Si3N4、添加剂粉体、稀土金属氧化物助剂、蛇纹石尾矿和调整pH值后的分散剂溶液混合，其中固相的体积百分比为30-40％，然后采用搅拌磨或卧式球磨进行球磨制得料浆；(4)将料浆采用闭式循环喷雾造粒机干燥或直接烘干干燥后进行人工造粒，人工造粒的颗粒粒径为100-120μm，再经冷等静压成型，所述冷等静压成型压力为80-100MPa；(5)进行气氛压力烧结，所述气氛压力烧结是在6-8MPa的氮气或氩气压力下进行的，气氛压力烧结的温度为1750-1850℃，气氛压力烧结时间为2-3h；(6)再进行热等静压烧结得到成品材料，热等静压烧结是在180-200MPa的氮气或氩气压力下进行的，热等静压烧结温度为1600-1700℃，热等静压烧结时间为1-2h。作为本专利技术进一步的方案：所述步骤(3)中料浆的平均粒度为0.6-0.8μm。作为本专利技术再进一步的方案：所述氮化硅陶瓷材料在制备陶瓷刀具中的应用。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术具有较高的力学性能，分散剂解决了混料过程中氮化硅粉体尤其是纳米尺寸的添加剂的容易团聚的问题，制备出纳米颗粒均匀分布的氮化硅基混合料，强度高、耐磨性好、导热性好。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例1本专利技术实施例中，一种氮化硅陶瓷材料，由以下按照重量份的原料组成：α-Si3N4：70份、β-Si3N4：3份、去离子水：50份、碳化钛粉体：10份、包括聚丙烯酸：3份、聚乙二醇：3份、稀土金属氧化物助剂：5份、蛇纹石尾矿：3份；所述稀土金属氧化物助剂由以下按照重量份的原料组成：Y2O3：1.5份、La2O3：1.5份、Nb2O3：2份。所述氮化硅陶瓷材料的制备方法，由以下步骤组成：(1)按照重量份称取各原料；(2)首先将分散剂聚丙烯酸和聚乙二醇加入去离子水中，使聚丙烯酸的质量浓度为0.8％，聚乙二醇的质量浓度为1％，然后进行搅拌制成分散剂溶液，并调整分散剂溶液的pH值为9；(3)将α-Si3N4、β-Si3N4、碳化钛、稀土金属氧化物助剂、蛇纹石尾矿和调整pH值后的分散剂溶液混合，其中固相的体积百分比为30％，然后采用搅拌磨进行球磨制得料浆，料浆的平均粒度为0.6μm；(4)将料浆采用闭式循环喷雾造粒机干燥后进行人工造粒，人工造粒的颗粒粒径为100μm，再经冷等静压成型，所述冷等静压成型压力为80MPa；(5)进行气氛压力烧结，所述气氛压力烧结是在6MPa的氮气压力下进行的，气氛压力烧结的温度为1750℃，气氛压力烧结时间为2h；(6)再进行热等静压烧结得到成品材料，热等静压烧结是在180MPa的氮气压力下进行的，热等静压烧结温度为1600℃，热等静压烧结时间为1h。实施例2本专利技术实施例中，一种氮化硅陶瓷材料，由以下按照重量份的原料组成：α-Si3N4：75份、β-Si3N4：4份、去离子水：55份、碳化钨粉体：15份、聚丙烯酸：4份、聚乙二醇：4份、稀土金属氧化物助剂：6份、蛇纹石尾矿：4份；所述稀土金属氧化物助剂由以下按照重量份的原料组成：Y2O3：1.8份、La2O3：1.8份、Nb2O3：2.4本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种氮化硅陶瓷材料，其特征在于，由以下按照重量份的原料组成：α‑Si3N4：70‑80份、β‑Si3N4：3‑5份、去离子水：50‑60份、添加剂粉体：10‑20份、分散剂：6‑10份、稀土金属氧化物助剂：5‑7份、蛇纹石尾矿：3‑5份；所述稀土金属氧化物助剂由以下按照重量份的原料组成：Y2O3：1.5‑2份、La2O3：1.5‑2份、Nb2O3：2‑3份。
【技术特征摘要】
1.一种氮化硅陶瓷材料，其特征在于，由以下按照重量份的原料组成：α-Si3N4：
70-80份、β-Si3N4：3-5份、去离子水：50-60份、添加剂粉体：10-20份、分散
剂：6-10份、稀土金属氧化物助剂：5-7份、蛇纹石尾矿：3-5份；所述稀土金
属氧化物助剂由以下按照重量份的原料组成：Y2O3：1.5-2份、La2O3：1.5-2份、
Nb2O3：2-3份。
2.根据权利要求1所述的氮化硅陶瓷材料，其特征在于，由以下按照重量份
的原料组成：α-Si3N4：72-78份、β-Si3N4：3.5-4.5份、去离子水：52-58份、添
加剂粉体：12-18份、分散剂：7-9份、稀土金属氧化物助剂：5.4-6.6份、蛇纹
石尾矿：3.5-4.5份；所述稀土金属氧化物助剂由以下按照重量份的原料组成：
Y2O3：1.6-1.9份、La2O3：1.6-1.9份、Nb2O3：2.2-2.8份。
3.根据权利要求2所述的氮化硅陶瓷材料，其特征在于，由以下按照重量份
的原料组成：α-Si3N4：75份、β-Si3N4：4份、去离子水：55份、添加剂粉体：
15份、分散剂：8份、稀土金属氧化物助剂：6份、蛇纹石尾矿：4份；所述稀
土金属氧化物助剂由以下按照重量份的原料组成：Y2O3：1.8份、La2O3：1.8份、
Nb2O3：2.4份。
4.根据权利要求1-3任一所述的氮化硅陶瓷材料，其特征在于，所述添加剂
粉体为碳化钛、碳化钨、碳化钒、碳化锆、硼化钛或硼化锆粉体中的一种或两种
以上。
5.根据权利...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘操，
申请(专利权)人：刘操，
类型：发明
国别省市：安徽;34
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