一种高性能氮化硅陶瓷及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于陶瓷技术领域，公开了一种高性能氮化硅陶瓷及其制备方法，所述氮化硅(Si3N4)陶瓷是将Si、Eu2O3、助剂Al2O3‑Re2O3经混料，干燥后，得到Si‑Eu2O3‑Al2O3‑Re2O3混合粉体，将Si‑Eu2O3‑Al2O3‑Re2O3混合粉体进行造粒，然后将造粒的粉体进行干压，放入石墨炉中升温Ⅰ至1300～1450℃并保温Ⅰ进行氮化，再采用热压烧结，在气氛为1atm的氮气，加压到10～30MPa，升温Ⅱ至1600～1900℃并保温Ⅱ制得。本发明专利技术通过引入Eu2O3催化剂加快Si粉氮化，引入Eu2O3‑Al2O3‑Re2O3做为烧结助剂，改善了Si3N4致密化和性能。

A High Performance Silicon Nitride Ceramic and Its Preparation Method and Application

The invention belongs to the technical field of ceramics, and discloses a high performance silicon nitride ceramic and its preparation method. The silicon nitride (Si3N4) ceramics mix Si, Eu2O3 and additive Al2O3 Re2O3 by mixing and drying, then obtain Si_Eu2O3 Al2O3 Re2O3 mixed powder, granulate Si_Eu2O3 Al2O3 Re2O3 mixed powder, and then dry-press the granulated powder, and put it into graphite furnace to rise. Temperature I to 1300-1450 ~C and heat preservation I were nitrided, then sintered by hot pressing, in nitrogen atmosphere of 1 atm, pressurized to 10-30 MPa, heating II to 1600-1900 ~C and heat preservation II. The densification and properties of Si3N4 are improved by introducing Eu2O3 catalyst to accelerate the nitridation of Si powder and Eu2O3 Al2O3 Re2O3 as sintering aids.

【技术实现步骤摘要】
一种高性能氮化硅陶瓷及其制备方法和应用
本专利技术属于陶瓷材料
，更具体地，涉及一种高性能氮化硅(Si3N4)陶瓷及其制备方法和应用。
技术介绍
Si3N4陶瓷具有耐磨、耐高温、高导热等优异性能，广泛应用于LED散热基板、高速切削刀具以及轴承球等。通常Si3N4陶瓷的制备是以高纯Si3N4粉体为原料、在添加烧结助剂的前提下，通过气压、热压或热等静压烧结制备，但是作为原料的氮化硅成本较高，使得制备得到的氮化硅陶瓷成本较高。近年来，虽然出现了以Si粉为原料，通过反应烧结制备Si3N4陶瓷，降低成本。但是由于Si粉氮化的速度比较缓慢，短时间内很难实现完全氮化，纯硅粉在1400℃氮化2h的XRD如图1(a)所示；并且氮化后形成的Si3N4致密化较困难，很难获得高致密、高性能的Si3N4陶瓷。例如，Zhu等以Si粉为原料，通过反应气压烧结制备Si3N4陶瓷，首先Si粉在1400℃保温8h完成氮化，然后形成的Si3N4粉体继续升温到1900℃在10atm氮气下保温12h才能完成致密化(X.W.Zhu,Y.Zhou,K.Hirao,Z."ProcessingandThermalConduct本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高性能氮化硅陶瓷，其特征在于，所述氮化硅陶瓷是将Si、Eu2O3、助剂Al2O3‑Re2O3经混料，干燥后得到Si‑Eu2O3‑Al2O3‑Re2O3混合粉体，将Si‑Eu2O3‑Al2O3‑Re2O3混合粉体进行造粒，然后将造粒的粉体进行干压，放入石墨炉中升温Ⅰ至1300～1450℃并保温Ⅰ进行氮化，再采用热压烧结，在气氛为1atm的氮气下，加压到10～30MPa，升温Ⅱ至1600～1900℃并保温Ⅱ制得。

【技术特征摘要】
1.一种高性能氮化硅陶瓷，其特征在于，所述氮化硅陶瓷是将Si、Eu2O3、助剂Al2O3-Re2O3经混料，干燥后得到Si-Eu2O3-Al2O3-Re2O3混合粉体，将Si-Eu2O3-Al2O3-Re2O3混合粉体进行造粒，然后将造粒的粉体进行干压，放入石墨炉中升温Ⅰ至1300～1450℃并保温Ⅰ进行氮化，再采用热压烧结，在气氛为1atm的氮气下，加压到10～30MPa，升温Ⅱ至1600～1900℃并保温Ⅱ制得。2.根据权利要求1所述的高性能氮化硅陶瓷，其特征在于，所述Re为Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb或Lu中的一种以上。3.根据权利要求1所述的高性能氮化硅陶瓷，其特征在于，所述Si：Eu2O3：Al2O3：Re2O3的质量比为(60～97)：(1～20)：(1～10)：(1～10)。4.根据权利要求3所述的高性能氮化硅陶瓷，其特征在于，所述Si：Eu2O3：Al2O3：Re2O3的质量比为17：1：1.1：0.9，所述Re为Y。5.根据权利要求3所述的高性能氮化硅陶瓷，其特征在于，所述升温Ⅰ的速率为5～20℃/min；所述保温Ⅰ的时间为0.5～4h；升温Ⅱ的速率为5～10℃/min，所述保温Ⅱ的时间为0.5～4h。6.根据权利要求1所述的高性能氮化硅陶瓷，其特征在于，所述氮化硅陶瓷的相...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴利翔，牛文彬，卫紫君，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