氮化硅陶瓷及其制备方法技术

本发明专利技术提供了氮化硅陶瓷及其制备方法。该方法包括：提供原料，原料包括第一氮化硅粉体、第二氮化硅粉体、烧结助剂和分散剂，第一氮化硅粉体和第二氮化硅粉体的体积平均粒径Dv50的比例为(5‑100):1；将原料混合后进行球磨，然后进行干燥，得到待烧料；将待烧料进行烧结，烧结压力为25MPa‑300MPa，升压方式为振动式升压，烧结温度为1400℃‑1500℃，保温时间为20min‑60min，冷却后得到氮化硅陶瓷。由此，通过调整原料中氮化硅粉体的粒径并配合使用振动式升压的方式，促使第二氮化硅粉体填充到第一氮化硅粉体颗粒之间的间隙，单纯通过颗粒重排实现了氮化硅陶瓷的致密化，从而降低了烧结所需的温度和压力，缩短了烧结所需的时间，大大降低了氮化硅陶瓷的制备成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于陶瓷材料，具体地，涉及一种氮化硅陶瓷及其制备方法。

技术介绍

1、氮化硅陶瓷在广泛的温度范围内具有优异的机械、热、化学和电气特性，是一种极具发展前景的材料，在航空航天、风力发电、电动汽车等领域具有广阔的应用前景。由于硅和氮之间的共价键很强，氮化硅陶瓷的致密化通常需要引入烧结助剂，以在烧结过程中形成液相，通过溶解-析出机制辅助烧结。在氮化硅陶瓷液相烧结过程中，液相的形成和传质受烧结温度的影响很大。在低烧结温度下，液相的形成和传质受到限制，导致难以实现致密化。因此具备高性能的致密氮化硅陶瓷的烧结通常需要高达1900℃的烧结温度和长达数十小时的烧结时间。氮化硅陶瓷严苛的烧结条件不仅使其价格居高不下，还会带来环保问题，十分不利于氮化硅陶瓷的广泛应用。

2、为此，人们通过使用高活性氮化硅粉体，低熔点的烧结助剂与超高压力烧结的方法来降低致密氮化硅陶瓷的烧结温度。但是，高活性氮化硅粉体往往为实验室自制，难以大规模应用；低熔点的烧结助剂，如氟化物，不仅价格昂贵，而且会降低氮化硅陶瓷的高温性能，还往往对环境有害；而超高压力烧结的烧结压力往往在gpa本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种制备氮化硅陶瓷的方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述振动式升压的升压速率为0.1MPa/min-50MPa/min；

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述原料包括：

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一氮化硅粉体的体积平均粒径Dv50为1μm-10μm，所述第二氮化硅粉体的体积平均粒径Dv50为0.01μm-1μm。

5.根据权利要求1或4所述的方法，其特征在于，在所述第一氮化硅粉体和所述第二氮化硅粉体中，基于所述第一氮化硅粉体和所述第二氮化硅粉体的总质量，α相氮化硅的...

【技术特征摘要】

1.一种制备氮化硅陶瓷的方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述振动式升压的升压速率为0.1mpa/min-50mpa/min；

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述原料包括：

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一氮化硅粉体的体积平均粒径dv50为1μm-10μm，所述第二氮化硅粉体的体积平均粒径dv50为0.01μm-1μm。

5.根据权利要求1或4所述的方法，其特征在于，在所述第一氮化硅粉体和所述第二氮化硅粉体中，基于所述第一氮化硅粉体和所述第二氮化硅粉体的总质量，α相氮化硅的质量占比不少于80wt％。

6.根据权利要求1或4所述的方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜松墨，刘光华，赵硕，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：