一种氮化硅陶瓷的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种氮化硅陶瓷的制备方法，包括以下步骤：选用Si

【技术实现步骤摘要】
一种氮化硅陶瓷的制备方法
本专利技术涉及一种陶瓷材料的制备方法，特别是一种氮化硅陶瓷的制备方法。
技术介绍
氮化物陶瓷材料是一类用途非常广泛的新型陶瓷材料，它包括氮化铝陶瓷、氮化硅陶瓷、氮化硼陶瓷等，其复合材料更是数不胜数，正因为其在材料领域的重要地位，所以日益受到材料研究者及应用者的广泛重视。但由于氮化物陶瓷材料本身材料的问题以及制作工艺问题，制得的氮化硅陶瓷材料的强度还达不到用在一些特殊领域的资格。因此，亟待开发一种氮化硅陶瓷的制备方法，使制得的氮化硅陶瓷强度更强，使用寿命更长。
技术实现思路
本专利技术的目的是要解决现有技术问题的不足，提供一种氮化硅陶瓷的制备方法，使制得的氮化硅陶瓷相比于普通的氮化硅陶瓷抗弯强度大，使用寿命也增加30％左右。为达到上述目的，本专利技术是按照以下技术方案实施的：一种氮化硅陶瓷的制备方法，包括以下步骤：1）选用Si3N4、Ti3C2、Ce2O3和Al2O3为原料，所述Si3N4、Ti3C2、Ce2O3和Al2O3的质量比为:50：40：6：4；2）用球磨机将上述原料进行混匀；3）将料浆放入干燥箱中烘干；4）将混匀干燥的料粉造粒；5）将过筛粉料放入模具中，等静压成型，成型后出模；6）将成型坯体放入烧结炉中，在保护气氛下在微波烧结装置中进行微波烧结，微波的频率取值范围为2.45GHz，微波烧结的温度为500℃～3000℃，压力为2-4MPa，烧结后保温一段时间后取出，自然冷却制得成品氮化硅陶瓷。进一步，所述步骤1）中Si3N4的粒度为d50小于0.2微米，Ti3C2的粒度d50小于0.5微米，Ce2O3的粒度d50小于0.3微米，Al2O3的粒度为d50小于0.5微米。作为本专利技术的优选方案，所述步骤5）中的成型压力为190-200MPa。作为本专利技术的优选方案，所述Si3N4的粒度为d50为0.1微米，Ti3C2的粒度d50为0.4微米，Ce2O3的粒度d50为0.2微米，Al2O3的粒度为d50为0.4微米。作为本专利技术的优选方案，所述步骤6）保护气氛为氮气或氩气。作为本专利技术的优选方案，所述步骤6）保温时间为3-24小时。与现有技术相比，本专利技术中的Ti3C2具有二维的孔隙结构，能够将Si3N4、Ce2O3和Al2O3吸收到其具有二维的孔隙内，再利用微波加热对材料进行烧结，使各分子材料烧结，制得的氮化硅陶瓷孔隙小，而且二维的孔隙能吸收掉外力对其做功所产生的能量，变成材料内部的储存能，而不发生断裂，因此使制得的氮化硅陶瓷相比于普通的氮化硅陶瓷抗弯强度大，使用寿命也增加30％左右。附图说明图1为本专利技术制得的氮化硅的电镜照片。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步描述，在此专利技术的示意性实施例以及说明用来解释本专利技术，但并不作为对本专利技术的限定。实施例1如图1所示的一种氮化硅陶瓷的制备方法，包括以下步骤：1）选用Si3N4、Ti3C2、Ce2O3和Al2O3为原料，Si3N4的粒度为d50等于0.1微米，Ti3C2的粒度d50等于0.4微米，Ce2O3的粒度d50等于于0.2微米，Al2O3的粒度为d50等于0.4微米，所述Si3N4、Ti3C2、Ce2O3和Al2O3的质量比为:50：40：6：4，；2）用球磨机将上述原料进行混匀；3）将料浆放入干燥箱中烘干；4）将混匀干燥的料粉造粒；5）将过筛粉料放入模具中，等静压成型，成型压力为190MPa，成型后出模；6）将成型坯体放入烧结炉中，在氮气或氩气气氛下在微波烧结装置中进行微波烧结，微波的频率取值范围为2.45GHz，微波烧结的温度为500℃，压力为2MPa，烧结后保温3小时后取出，自然冷却制得成品氮化硅陶瓷制得成品氮化硅陶瓷。经测定，制得成品氮化硅陶瓷密度为3.44g/cm3，抗弯强度320MPa。实施例2如图1所示的一种氮化硅陶瓷的制备方法，包括以下步骤：1）选用Si3N4、Ti3C2、Ce2O3和Al2O3为原料，Si3N4的粒度为d50等于0.1微米，Ti3C2的粒度d50等于0.3微米，Ce2O3的粒度d50等于0.2微米，Al2O3的粒度为d50等于0.3微米，所述Si3N4、Ti3C2、Ce2O3和Al2O3的质量比为:50：40：6：4，；2）用球磨机将上述原料进行混匀；3）将料浆放入干燥箱中烘干；4）将混匀干燥的料粉造粒；5）将过筛粉料放入模具中，等静压成型，成型压力为200MPa，成型后出模；6）将成型坯体放入烧结炉中，在氮气或氩气气氛下在微波烧结装置中进行微波烧结，微波的频率取值范围为2.45GHz，微波烧结的温度为3000℃，压力为4MPa，烧结后保温24小时后取出，自然冷却制得成品氮化硅陶瓷。经测定，制得成品氮化硅陶瓷密度为3.21g/cm3，抗弯强度351MPa。实施例3如图1所示的一种氮化硅陶瓷的制备方法，包括以下步骤：1）选用Si3N4、Ti3C2、Ce2O3和Al2O3为原料，Si3N4的粒度为d50等于0.15微米，Ti3C2的粒度d50等于0.4微米，Ce2O3的粒度d50等于0.1微米，Al2O3的粒度为d50等于0.1微米，所述Si3N4、Ti3C2、Ce2O3和Al2O3的质量比为:50：40：6：4，；2）用球磨机将上述原料进行混匀；3）将料浆放入干燥箱中烘干；4）将混匀干燥的料粉造粒；5）将过筛粉料放入模具中，等静压成型，成型压力为195MPa，成型后出模；6）将成型坯体放入烧结炉中，在氮气或氩气气氛下在微波烧结装置中进行微波烧结，微波的频率取值范围为2.45GHz，微波烧结的温度为1000℃，压力为3MPa，烧结后保温8小时后取出，自然冷却制得成品氮化硅陶瓷。经测定，制得成品氮化硅陶瓷密度为3.35g/cm3，抗弯强度332MPa。实施例4如图1所示的一种氮化硅陶瓷的制备方法，包括以下步骤：7）选用Si3N4、Ti3C2、Ce2O3和Al2O3为原料，Si3N4的粒度为d50等于0.1微米，Ti3C2的粒度d50等于0.2微米，Ce2O3的粒度d50等于0.1微米，Al2O3的粒度为d50等于0.1微米，所述Si3N4、Ti3C2、Ce2O3和Al2O3的质量比为:50：40：6：4，；8）用球磨机将上述原料进行混匀；9）将料浆放入干燥箱中烘干；10）将混匀干燥的料粉造粒；11）将过筛粉料放入模具中，等静压成型，成型压力为200MPa，成型后出模；12）将成型坯体放入烧结炉中，在氮气或氩气气氛下在微波烧结装置中进行微波烧结，微波的频率取值范围为2.45GHz，微波烧结的温度为3000℃，压力为4MPa，烧结后保温24小时后取出，自然冷却制得成品氮化硅陶瓷。经测定，制得成品氮化硅陶瓷密度为3.01g/cm3，抗弯强度318MPa。实施例5如图1所示的一种氮化硅陶瓷的制备方法，包括以下步骤：13）选用Si3N4、Ti3C2、Ce2O3和Al2O3为原料，Si3N4的粒度为d50等于0.18微米，Ti3C2的粒度d50等于0.35微米，Ce2O3的粒度d50等于0.15微米，Al2O3的粒度为d50等于0.45微米，所述Si3N4、Ti3C2、Ce2O3和Al2O3的质量比为:50：40：6：4，；14）用球磨机将上述原料进行混匀；15）将料浆放入干燥箱中烘干；16）将混匀干燥的料粉造本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氮化硅陶瓷的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：选用Si

【技术特征摘要】
1.一种氮化硅陶瓷的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：选用Si3N4、Ti3C2、Ce2O3和Al2O3为原料，所述Si3N4、Ti3C2、Ce2O3和Al2O3的质量比为:50：40：6：4；用球磨机将上述原料进行混匀；将料浆放入干燥箱中烘干；将混匀干燥的料粉造粒；将过筛粉料放入模具中，等静压成型，成型后出模；将成型坯体放入烧结炉中，在保护气氛下在微波烧结装置中进行微波烧结，微波的频率取值范围为2.45GHz，微波烧结的温度为500℃～3000℃，压力为2-4MPa，烧结后保温一段时间后取出，自然冷却制得成品氮化硅陶瓷。2.根据权利要求1所述的氮化硅陶瓷的制备方法，其特征在于：所述步骤1）中Si3N4的粒度为d50小于...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾小锋，李勇全，
申请(专利权)人：衡阳凯新特种材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43