一种Y-Al-Si-O多元玻璃相增强六方氮化硼基复相陶瓷及其制备方法技术

一种Y‑Al‑Si‑O多元玻璃相增强六方氮化硼基复相陶瓷及其制备方法，本发明专利技术涉及六方氮化硼基复相陶瓷及其制备方法。本发明专利技术要解决现有六方氮化硼陶瓷难于烧结致密化及力学性能低的问题。方法：一、称取；二、混合；三、冷压成型；四、热压烧结。本发明专利技术用于Y‑Al‑Si‑O多元玻璃相增强六方氮化硼基复相陶瓷及其制备。

【技术实现步骤摘要】
一种Y-Al-Si-O多元玻璃相增强六方氮化硼基复相陶瓷及其制备方法
本专利技术涉及六方氮化硼基复相陶瓷及其制备方法。
技术介绍
六方氮化硼陶瓷具有耐热性高、抗热震性好、化学稳定性强、易于机械加工、具有良好的绝缘性及导热性等特点，被广泛应用于航空航天、冶金及工业工程领域。但由于六方氮化硼层内的氮、硼原子为sp2杂化，共价键导致原子扩散能力差，同时六方氮化硼的层状结构，烧结过程中易形成“卡片房”结构，导致六方氮化硼陶瓷难于烧结致密化，力学性能较低。为提高六方氮化硼陶瓷的性能，可利用不同的烧结制备方法及不同的第二相助剂，其中采用热压烧结，并以SiO2、Mullite、Y2O3-Al2O3、Y2O3-AlN、B2O3及Y2SiO5等作为烧结助剂，可制备出高致密化的六方氮化硼陶瓷材料，但仍存在烧结温度高(≥1800℃)或力学性能不足(＜160MPa)的问题。
技术实现思路
本专利技术要解决现有六方氮化硼陶瓷难于烧结致密化及力学性能低的问题，而提供一种Y-Al-Si-O多元玻璃相增强六方氮化硼基复相陶瓷及其制备方法。一种Y-Al-Si-O多元玻璃相增强六方氮化硼基复相陶瓷，它是按体积份数由55份～85份六方氮化硼粉体、2.5份～7.5份Y2O3粉体、2.5份～7.5份Al2O3粉体及10份～30份非晶态SiO2粉体制备而成。一种Y-Al-Si-O多元玻璃相增强六方氮化硼基复相陶瓷的制备方法，它是按照以下步骤进行的：一、称取：按体积份数称取55份～85份六方氮化硼粉体、2.5份～7.5份Y2O3粉体、2.5份～7.5份Al2O3粉体及10份～30份非晶态SiO2粉体；二、混合：利用滚筒法，在乙醇为液体介质及球料比为(10～20):1的条件下，将称取的55份～85份六方氮化硼粉体、2.5份～7.5份Y2O3粉体、2.5份～7.5份Al2O3粉体及10份～30份非晶态SiO2粉体混料12h～24h，得到浆料，将浆料进行干燥处理，过筛，得到混合粉体；三、冷压成型：将混合粉体装入石墨模具，在压力为5MPa～10MPa的条件下，利用压力机进行冷压成型，保压时间为1min～5min，得到预压处理的坯体；四、热压烧结：将预压处理的坯体置于热压烧结炉中，在烧结气氛为氮气下，首先以升温速率为5℃/min～20℃/min的条件下，将烧结温度升温至1500℃～1800℃，然后在氮气气氛、烧结温度为1500℃～1800℃及烧结压力为20MPa～50MPa的条件下，保温30min～120min，得到Y-Al-Si-O多元玻璃相增强六方氮化硼基复相陶瓷。本专利技术的有益效果是：一、本专利技术选用Y2O3-Al2O3-SiO2作为第二相助剂，该体系在较低烧结温度(≥1500℃)下可形成液相，热压烧结能制备得到气孔率低(0.3％～1.1％)，致密度较高(≥91.2％)的六方氮化硼基复相陶瓷。二、本专利技术制备的六方氮化硼基复相陶瓷具有较高的室温及高温力学性能：抗弯强度为163.0MPa～268.6MPa，断裂韧性为2.09MPa·m1/2～3.27MPa·m1/2，杨氏模量为60.7GPa～69.8GPa；高温力学性能：201.4MPa～312.3MPa(600℃)，229.3MPa～366.5MPa(800℃)，66.5MPa～85.8MPa(1000℃)，满足陶瓷通道材料要求。三、本专利技术采用滚筒法混料和热压烧结法制备六方氮化硼基复相陶瓷，具有工艺简单、转化率高、节能环保的优点。本专利技术用于一种Y-Al-Si-O多元玻璃相增强六方氮化硼基复相陶瓷及其制备方法。附图说明图1为实施例一制备的Y-Al-Si-O多元玻璃相增强六方氮化硼基复相陶瓷的扫描电镜图；图2为实施例二制备的Y-Al-Si-O多元玻璃相增强六方氮化硼基复相陶瓷的扫描电镜图；图3为实施例二制备的Y-Al-Si-O多元玻璃相增强六方氮化硼基复相陶瓷的电子衍射图；图4为实施例三制备的Y-Al-Si-O多元玻璃相增强六方氮化硼基复相陶瓷的扫描电镜图；图5为实施例四制备的Y-Al-Si-O多元玻璃相增强六方氮化硼基复相陶瓷的扫描电镜形貌图。具体实施方式本专利技术技术方案不局限于以下所列举的具体实施方式，还包括各具体实施方式之间的任意组合。具体实施方式一：本实施方式一种Y-Al-Si-O多元玻璃相增强六方氮化硼基复相陶瓷，它是按体积份数由55份～85份六方氮化硼粉体、2.5份～7.5份Y2O3粉体、2.5份～7.5份Al2O3粉体及10份～30份非晶态SiO2粉体制备而成。本实施方式的有益效果是：一、本实施方式选用Y2O3-Al2O3-SiO2作为第二相助剂，该体系在较低烧结温度(≥1500℃)下可形成液相，热压烧结能制备得到气孔率低(0.3％～1.1％)，致密度较高(≥91.2％)的六方氮化硼基复相陶瓷。三、本实施方式制备的六方氮化硼基复相陶瓷具有较高的室温及高温力学性能：抗弯强度为163.0MPa～268.6MPa，断裂韧性为2.09MPa·m1/2～3.27MPa·m1/2，杨氏模量为60.7GPa～69.8GPa；高温力学性能：201.4MPa～312.3MPa(600℃)，229.3MPa～366.5MPa(800℃)，66.5MPa～85.8MPa(1000℃)，满足陶瓷通道材料要求。三、本实施方式采用滚筒法混料和热压烧结法制备六方氮化硼基复相陶瓷，具有工艺简单、转化率高、节能环保的优点。具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：所述的六方氮化硼粉体的纯度大于99％；所述的Y2O3粉体的纯度大于99％；所述的Al2O3粉体的纯度大于98％；所述的非晶态SiO2粉体的纯度大于99％。其它与具体实施方式一相同。具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二之一不同的是：所述的六方氮化硼粉体的粒径不大于0.5μm；所述的Y2O3粉体的粒径不大于1.0μm；所述的Al2O3粉体的粒径不大于1.5μm；所述的非晶态SiO2粉体的粒径不大于3.5μm。其它与具体实施方式一或二相同。具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：所述的六方氮化硼粉体的粒径为0.3μm；所述的Y2O3粉体的粒径为1.0μm；所述的Al2O3粉体的粒径为1.5μm；所述的非晶态SiO2粉体的粒径为3.5μm。其它与具体实施方式一至三相同。具体实施方式五：本实施方式一种Y-Al-Si-O多元玻璃相增强六方氮化硼基复相陶瓷的制备方法，它是按照以下步骤进行的：一、称取：按体积份数称取55份～85份六方氮化硼粉体、2.5份～7.5份Y2O3粉体、2.5份～7.5份Al2O3粉体及10份～30份非晶态SiO2粉体；二、混合：利用滚筒法，在乙醇为液体介质及球料比为(10～20):1的条件下，将称取的55份～85份六方氮化硼粉体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种Y-Al-Si-O多元玻璃相增强六方氮化硼基复相陶瓷，其特征在于它是按体积份数由55份～85份六方氮化硼粉体、2.5份～7.5份Y

【技术特征摘要】
1.一种Y-Al-Si-O多元玻璃相增强六方氮化硼基复相陶瓷，其特征在于它是按体积份数由55份～85份六方氮化硼粉体、2.5份～7.5份Y2O3粉体、2.5份～7.5份Al2O3粉体及10份～30份非晶态SiO2粉体制备而成。


2.根据权利要求1所述的一种Y-Al-Si-O多元玻璃相增强六方氮化硼基复相陶瓷，其特征在于所述的六方氮化硼粉体的纯度大于99％；所述的Y2O3粉体的纯度大于99％；所述的Al2O3粉体的纯度大于98％；所述的非晶态SiO2粉体的纯度大于99％。


3.根据权利要求1所述的一种Y-Al-Si-O多元玻璃相增强六方氮化硼基复相陶瓷，其特征在于所述的六方氮化硼粉体的粒径不大于0.5μm；所述的Y2O3粉体的粒径不大于1.0μm；所述的Al2O3粉体的粒径不大于1.5μm；所述的非晶态SiO2粉体的粒径不大于3.5μm。


4.根据权利要求1所述的一种Y-Al-Si-O多元玻璃相增强六方氮化硼基复相陶瓷，其特征在于所述的六方氮化硼粉体的粒径为0.3μm；所述的Y2O3粉体的粒径为1.0μm；所述的Al2O3粉体的粒径为1.5μm；所述的非晶态SiO2粉体的粒径为3.5μm。


5.如权利要求1所述的一种Y-Al-Si-O多元玻璃相增强六方氮化硼基复相陶瓷的制备方法，其特征在于它是按照以下步骤进行的：
一、称取：
按体积份数称取55份～85份六方氮化硼粉体、2.5份～7.5份Y2O3粉体、2.5份～7.5份Al2O3粉体及10份～30份非晶态SiO2粉体；
二、混合：
利用滚筒法，在乙醇为液体介质及球料比为(10～20):1的条件下，将称取的55份～85份六方氮化硼粉体、2.5份～7.5份Y2O3粉体、2.5份～7.5份Al2O3粉体及10份～30份非晶态SiO2粉体混料12h～24h，得到浆料，将浆料进行干燥处理，过筛，得到混合粉体；
三、冷压成型：
将混合粉体装入石墨模具，在压力为5MPa～10MPa的条件下，利用压力机进行冷压成型，保压时间为1min～5min，得到预压处理的坯体；
四、热压烧结：
将预压处理的坯体置于热压烧结炉中，在烧结气氛为氮气下，首先以升温速率为5℃/min～20℃/min的条件下，将烧...

【专利技术属性】
技术研发人员：段小明，邱宝付，贾德昌，蔡德龙，周玉，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙;23