The invention belongs to the technical field of ceramic materials, in particular to a silicon nitride based gradient composite material and a preparation method based on field assistant technology. The preparation method of the invention includes: mixing Si3N4 matrix material, conductive second phase material, mixture of rare earth oxide of alumina and solvent to obtain Si3N4-based composite ceramic slurry; drying and granulating Si3N4-based composite ceramic slurry to obtain Si3N4-based composite ceramic powder, and placing at least two Si3N4-based composite ceramic powder in the mould in turn. Si3N4 gradient composites were prepared by spark plasma sintering. Among them, the size, type and addition ratio of the conductive second phase materials with two adjacent layers of SiN-based composite ceramic powders are at least different. The invention can rapidly, accurately and controllably prepare silicon nitride matrix gradient composites with different phase composition/microstructures/properties.
【技术实现步骤摘要】
一种基于外场辅助技术的氮化硅基梯度复合材料及其制备方法
本专利技术属于陶瓷材料的
，尤其涉及一种基于外场辅助技术的氮化硅基梯度复合材料及其制备方法。
技术介绍
氮化硅(Si3N4)陶瓷具有综合机械性能高、耐高温、耐磨损、耐腐蚀等特点，作为重要的结构陶瓷材料，被广泛应用于航空航天、装备制造、能源化工、生物医疗等领域。随着现代工业技术的发展，对材料性能的要求也不断提高，进而出现了多种物相(如SiC、TiN、TiC、BN、WC等)增强的Si3N4复合材料；在此基础上，进一步通过宏观、微观尺度下的结构设计，可以实现不同应用环境下材料性能的优化与完善。梯度功能材料是材料多尺度结构设计的一个重要应用。梯度功能材料(functionallygradientmaterials,FGM)是两种或多种材料复合且成分和结构变化的一种新型复合材料，是应现代航天航空工业等高
的需要，为满足在极限环境下能反复地正常工作而发展起来的一种新型功能材料。它的设计要求功能、性能随机件内部位置的变化而变化，通过优化构件的整体性能而得以满足。目前，有关Si3N4基梯度陶瓷材料已有大量研究，例...
【技术保护点】
1.一种基于外场辅助技术的氮化硅基梯度复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、以Si3N4为基体原料，以导电第二相材料A为添加剂，以氧化铝稀土氧化物的混合物为烧结助剂和溶剂混合，得到氮化硅基复相陶瓷浆料A；将所述氮化硅基复相陶瓷浆料A经干燥和造粒后，得到氮化硅基复相陶瓷混合粉末A；以Si3N4为基体原料，以导电第二相材料B为添加剂，以氧化铝稀土氧化物的混合物为烧结助剂和溶剂混合，得到氮化硅基复相陶瓷浆料B；将所述氮化硅基复相陶瓷浆料B经干燥和造粒后，得到氮化硅基复相陶瓷混合粉末B；步骤2、将所述氮化硅基复相陶瓷混合粉末A和所述氮化硅基复相陶瓷混合粉末B层叠铺设...
【技术特征摘要】
1.一种基于外场辅助技术的氮化硅基梯度复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、以Si3N4为基体原料，以导电第二相材料A为添加剂，以氧化铝稀土氧化物的混合物为烧结助剂和溶剂混合，得到氮化硅基复相陶瓷浆料A；将所述氮化硅基复相陶瓷浆料A经干燥和造粒后，得到氮化硅基复相陶瓷混合粉末A；以Si3N4为基体原料，以导电第二相材料B为添加剂，以氧化铝稀土氧化物的混合物为烧结助剂和溶剂混合，得到氮化硅基复相陶瓷浆料B；将所述氮化硅基复相陶瓷浆料B经干燥和造粒后，得到氮化硅基复相陶瓷混合粉末B；步骤2、将所述氮化硅基复相陶瓷混合粉末A和所述氮化硅基复相陶瓷混合粉末B层叠铺设在模具中形成包括两层的结构，再进行放电等离子烧结，得到氮化硅基梯度复合材料；其中，所述导电第二相材料A和所述导电第二相材料B的粒径、种类或添加比例至少一项不相同；所述氮化硅基复相陶瓷混合粉末A和所述氮化硅基复相陶瓷混合粉末B不相混合。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述导电第二相材料A选自TiC、TiN、SiC、WC、Ti(C,N)以及TiB2中的一种或几种；所述导电第二相材料B选自TiC、TiN、SiC、WC、Ti(C,N)以及TiB2中的一种或几种。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述导电第二相材料A的粒径为10～2000nm；所述导电第二相材料B的粒径为10～2000nm。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述Si3N4的粒径＜10μm；所述氧化铝稀土氧化...
【专利技术属性】
技术研发人员：张鹏杰，左飞，袁莉娟，林东涛，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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