一种高性能氮化硅多孔陶瓷的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高性能氮化硅多孔陶瓷的制备方法，是以Si粉为基体原料，以MgO‑Re2O3为烧结助剂，以MO‑B为烧结助剂和氮化催化剂，混料、干燥后，得到Si‑MgO‑Re2O3‑MO‑B混合粉体，再通过冷等静压成型获得生坯；然后将生坯进行程序升温，获得一种三维网络互锁结构的高性能氮化硅多孔陶瓷。本发明专利技术制备得到的多孔陶瓷的气孔率高、抗弯强度高，制备工艺简单。

Fabrication of a High Performance Silicon Nitride Porous Ceramics

The invention discloses a preparation method of high-performance silicon nitride porous ceramics, which takes Si powder as matrix material, MgO_Re2O3 as sintering aids, MO_B as sintering aids and nitriding catalyst, mixes and dries, obtains Si_MgO_Re2O3_MO_B mixed powder, and then obtains green billet by cold isostatic pressing. A high performance porous silicon nitride ceramics with three-dimensional network interlocking structure was obtained by programmed heating of the billet. The porous ceramics prepared by the invention have high porosity, high bending strength and simple preparation process.

【技术实现步骤摘要】
一种高性能氮化硅多孔陶瓷的制备方法
本专利技术涉及陶瓷材料领域，特别涉及一种高性能氮化硅多孔陶瓷的制备方法。
技术介绍
氮化硅(Si3N4)陶瓷材料具有机械强度高、耐高温、耐腐蚀、介电常数低(5.6)和介电损耗小等特点，被视为未来的航空材料，如导弹天线罩和军用GPS天线等领域。目前，有关Si3N4多孔陶瓷的研究主要集中在保持气孔率一定的情况下提高其抗弯强度，如Han等人采用浆料注入法和硅胶循环渗透法，在750℃的反应条件下制备出熔融石英纤维增强多孔Si3N4低介电常数陶瓷材料，结果表明：熔融石英纤维的加入能有效提高材料的抗弯强度，在如此低的烧结温度下，材料的抗弯强度可达到57MPa，在高测试频率下介电常数为2.8～3.1，但是此种Si3N4多孔陶瓷的抗弯强度仍较低。Ding等人在温度为1200℃～1500℃之间，氧化气氛下反应烧结制备出Si3N4多孔低介陶瓷材料，Si3N4在高温氧化性气氛中容易生成二氧化硅附着在粉体表面，粉体间通过二氧化硅连接在一起，空隙存在于粉体与粉体之间，所制备的多孔Si3N4陶瓷的抗弯强度达136MPa，介电常数达3.1；但是这种方法的制备工艺复杂、抗弯强度较本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高性能氮化硅多孔陶瓷的制备方法，其特征在于包括下述步骤：(1)以Si粉为基体原料，以MgO‑Re2O3为烧结助剂，以MO‑B为烧结助剂和氮化催化剂，按照Si：MgO‑Re2O3：MO‑B的体积分数比为(90～80)：(2～8)：(8～12)的配比经混料、干燥后，得到Si‑MgO‑Re2O3‑MO‑B混合粉体；(2)将Si‑MgO‑Re2O3‑MO‑B混合粉体放入金属模具中成型后，再通过冷等静压成型获得生坯；(3)将生坯放入管式炉中在900～1100℃真空下保温0.5～2h，这个过程主要是使MO与B反应生成MB2；保持真空将温度升至1200～1300℃之后通入0.1～0.2MPa的流动N...

【技术特征摘要】
1.一种高性能氮化硅多孔陶瓷的制备方法，其特征在于包括下述步骤：(1)以Si粉为基体原料，以MgO-Re2O3为烧结助剂，以MO-B为烧结助剂和氮化催化剂，按照Si：MgO-Re2O3：MO-B的体积分数比为(90～80)：(2～8)：(8～12)的配比经混料、干燥后，得到Si-MgO-Re2O3-MO-B混合粉体；(2)将Si-MgO-Re2O3-MO-B混合粉体放入金属模具中成型后，再通过冷等静压成型获得生坯；(3)将生坯放入管式炉中在900～1100℃真空下保温0.5～2h，这个过程主要是使MO与B反应生成MB2；保持真空将温度升至1200～1300℃之后通入0.1～0.2MPa的流动N2，并将温度升至1350～1400℃保温1～4h，此时MO将作为氮化催化剂促进Si粉氮化；再将温度升至1450～1500℃并保温1～4h，这个过程主要进行α→β-Si3N4的相变并在烧结助剂MgO-Re2O3-MB2的作用下促进β-Si3N4相沿c轴方向长大形成长棒状晶粒，从而获得一种三维网络互锁结构的高性能氮化硅多孔陶瓷。2.根据权利要求1所述的高性能氮化硅多孔陶瓷的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，Re为Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu中的任一种；MO为TiO2、ZrO2、HfO2、Ta2O5或/Cr2O3中的任一种。3.根据权利要求1所述的高性能氮化硅多孔陶瓷的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，MgO-Re2O3中MgO：Re2O3的体积分数比为(40～70)：(60～30)，MO-B中MO：B的体积分数比为(0～80)：(100～20)。4.根据权利要求1所述的高性能氮化硅多孔陶瓷的制备方法，其特征在于：Si粉的纯度为95～100％，粒径为<1μm；MgO粉的纯度为99.99％，粒径为<100nm；Re2O...

【专利技术属性】
技术研发人员：于俊杰，魏万鑫，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