【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于陶瓷材料，具体涉及一种复合陶瓷及其制备方法和应用。
技术介绍
1、氮化硅陶瓷作为一种结构陶瓷，具有高强、高硬、高韧、耐磨、耐高温以及高导热等优异性能，在工业界具有广泛的应用。氮化硅陶瓷的传统成型方法，都是将粉体或者含粉体的料浆进行模具成型，通过烧结等后处理得到陶瓷构件，再通过微加工得到满足要求的陶瓷件。但是，氮化硅在烧结过程中发生α相向β相的晶体相变，必然存在si-n化学键的断裂和生成，而si-n化学键属于高能共价键，键断裂和键生成均需要较高的能量，导致烧结过程中原子扩散系数比较低，烧结困难。因此，氮化硅的烧结时通常需要加入烧结助剂，以提高氮化硅陶瓷的可烧结性。
2、目前，氮化硅陶瓷的烧结方法，以高纯氮化硅粉体为原料，添加烧结助剂促进烧结，通过热压烧结、真空烧结或微波烧结等步骤烧结成块。但是，这些烧结方法烧结致密性不高：氮化硅陶瓷在烧结过程中容易出现微裂纹和气孔等缺陷，这会降低其致密性和力学性能。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种复合陶瓷及其制备方法和应用，本专利技术提供的制备方法烧结致密性良好，得到的复合陶瓷力学性能优异。
2、为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、本专利技术提供了一种复合陶瓷的制备方法，包括以下步骤：
4、(1)将氮化硅、金属粉、bn粉和烧结助剂混合后加压，得到坯体；
5、所述金属粉为ti粉或zr粉；
6、(2)将所述坯体真空热处理后烧结，得到复合陶
7、所述烧结为sps等离子烧结或hpht高温高压烧结。
8、优选的，当所述金属粉为ti粉，所述烧结助剂为al2o3和y2o3；
9、当所述金属粉为zr粉，所述烧结助剂为zro2和y2o3。
10、优选的，所述al2o3与y2o3的质量比为1～4：1～2；
11、所述zro2与y2o3的质量比为1～5：1～2。
12、优选的，当所述金属粉为ti粉，所述氮化硅与ti粉的质量比为83～96：2～10；
13、所述氮化硅与bn粉的质量比为83～96：1～5；
14、所述氮化硅与烧结助剂的质量比为83～96：1～2；
15、或，当所述金属粉为zr粉，所述氮化硅与zr粉的质量比为80～96：3～14；
16、所述氮化硅与bn粉的质量比为80～96：0.5～4；
17、所述氮化硅与烧结助剂的质量比为80～96：0.5～2。
18、优选的，所述氮化硅的纯度为98.5～99.9％，粒径为1～10μm；
19、所述金属粉的纯度为98.5～99.9％，粒径为1～5μm；
20、所述bn粉的纯度为98.5～99.9％，粒径为1～8μm；
21、所述烧结助剂的纯度为98.5～99.9％，粒径为1～10μm。
22、优选的，所述真空热处理的温度为400～900℃，真空度为10-1～10-3pa，保温时间为1～3h。
23、优选的，所述sps等离子烧结为：以100～150℃/min的升温速率升温至1300～1450℃，保温2～5min；再以100～150℃/min的升温速率升温至1500～1750℃，保温4～10min；
24、所述hpht高温高压烧结的压力为4～6gpa，温度为1400～1700℃，保温时间为3～12min。
25、优选的，所述加压的压力为10～50mpa，保压时间为1～10min，温度为室温。
26、本专利技术还提供了上述方案所述制备方法得到的复合陶瓷，所述复合陶瓷的主相为si3n4-zrn/zrb2或si3n4-tin/tib2；所述复合陶瓷的相对密度为98～99％，硬度为18～24gpa，断裂韧性为7～13mpa·m1/2，抗弯强度为700～1200mpa。
27、本专利技术还提供了上述方案所述复合陶瓷在陶瓷刀具或导电陶瓷中的应用。
28、本专利技术提供了一种复合陶瓷的制备方法。本专利技术将氮化硅、bn、金属粉和烧结助剂混料后加压，然后将得到的坯体真空热处理后烧结，加入的bn与金属粉在高温下可以发生化学反应，引入tib2或zrb2硬质导电相；引入硬质导电相，不仅提高了复合陶瓷的力学性能，而且随着tib2或zrb2的加入可以对其导电性进行调节，tib2或zrb2作为导电陶瓷，氮化硅作为绝缘陶瓷，随着tib2或zrb2含量的增加，导电性增强。本专利技术提供的制备方法可以显著提高烧结体的致密性，从而大大地提高氮化硅陶瓷的硬度、强度和韧性等性能，最终得到的复合陶瓷的相对密度为98～99％，硬度为18～24gpa，断裂韧性为7～13mpa·m1/2，抗弯强度为700～1200mpa。
29、本专利技术还提供了上述方案所述制备方法得到的复合陶瓷，相对密度为98～99％，硬度为18～24gpa，断裂韧性为7～13mpa·m1/2，抗弯强度为700～1200mpa。本专利技术提供的复合陶瓷力学性能优良，导电性能良好，可用于制备陶瓷刀具或导电陶瓷。
30、本专利技术还提供了上述方案所述复合陶瓷在陶瓷刀具或导电陶瓷领域中的应用。本专利技术提供的复合陶瓷力学性能优良，导电性能良好，可以满足陶瓷刀具或导电陶瓷的力学性能或导电性能的要求。
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1.一种复合陶瓷的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，当所述金属粉为Ti粉，所述烧结助剂为Al2O3和Y2O3；
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述Al2O3与Y2O3的质量比为1～4：1～2；
4.根据权利要求1～3任一项所述的制备方法，其特征在于，当所述金属粉为Ti粉，所述氮化硅与Ti粉的质量比为83～96：2～10；
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述氮化硅的纯度为98.5～99.9％，粒径为1～10μm；
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述真空热处理的温度为400～900℃，真空度为10-1～10-3Pa，保温时间为1～3h。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述SPS等离子烧结为：以100～150℃/min的升温速率升温至1300～1450℃，保温2～5min；再以100～150℃/min的升温速率升温至1500～1750℃，保温4～10min；
8.根据权利要求1所述的制备方法
9.权利要求1～8任一项所述制备方法得到的复合陶瓷，所述复合陶瓷的主相为Si3N4-ZrN/ZrB2或Si3N4-TiN/TiB2；所述复合陶瓷的相对密度为98～99％，硬度为18～24GPa，断裂韧性为7～13MPa·m1/2，抗弯强度为700～1200MPa。
10.权利要求9所述复合陶瓷在陶瓷刀具或导电陶瓷中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种复合陶瓷的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，当所述金属粉为ti粉，所述烧结助剂为al2o3和y2o3；
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述al2o3与y2o3的质量比为1～4：1～2；
4.根据权利要求1～3任一项所述的制备方法，其特征在于，当所述金属粉为ti粉，所述氮化硅与ti粉的质量比为83～96：2～10；
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述氮化硅的纯度为98.5～99.9％，粒径为1～10μm；
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述真空热处理的温度为400～900℃，真空度为10-1～10-3pa，保温时间为1～3h。
7.根...
【专利技术属性】
技术研发人员：莫培程，陈家荣，陈超，潘晓毅，张俊，李凯，秦海青，
申请(专利权)人：中国有色桂林矿产地质研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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