一种协同强化氮化硅复相陶瓷及其制备方法与应用技术

本发明专利技术属于复相陶瓷技术领域，公开了一种协同强化氮化硅复相陶瓷及其制备方法与应用，其原料按质量份计，包括以下组分：α‑Si<subgt;3</subgt;N<subgt;4</subgt; 40‑90份；烧结助剂8‑15份；纳米TiN 0.1‑15份；SiCw 0.1‑12份；所述烧结助剂中，Al<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;、Y<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;和CaF<subgt;2</subgt;的质量比为5‑10:1‑5:0.5‑3。本发明专利技术通过创新性地添加纳米TiN颗粒和定向排列的SiCw，结合冷冻干燥与热压烧结技术，不仅解决了现有技术中Si<subgt;3</subgt;N<subgt;4</subgt;陶瓷难以同步提升强度与韧性的问题，还克服了晶须类增韧相在基体中随机分布导致增韧效果不佳的缺陷。通过精确调控微观结构，实现了增强相的均匀分散和定向排列，充分发挥了晶须的增韧潜力，显著提升了Si<subgt;3</subgt;N<subgt;4</subgt;陶瓷的综合力学性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于复相陶瓷，具体涉及一种协同强化氮化硅复相陶瓷及其制备方法与应用。

技术介绍

1、这里的陈述仅提供与本专利技术相关的
技术介绍
，而不必然地构成现有技术。

2、si3n4陶瓷凭借其出色的高温强度、耐磨性、抗热震性及化学稳定性，被视为一种关键的高性能工程材料，应用领域广泛。然而，其固有的脆性特性，在高载荷和高摩擦工况下构成了应用瓶颈。因此，开发有效的增强增韧技术以提升其综合性能至关重要。

3、当前改善si3n4陶瓷性能的策略，常依赖添加烧结助剂（如al2o3、y2o3）来优化烧结过程和提高致密度。尽管这类方法有助于致密化，但在显著提升材料的断裂韧性和摩擦学性能方面效果有限。相比之下，引入第二相增强体，如纳米颗粒（tic）、碳化硅晶须（sicw）或纤维，被证明是更为有效的途径。这些增强体通过弥散强化、裂纹偏转和桥接等机制，能够同时强化基体的力学性能并改善其耐磨性。

4、然而，传统手段往往只能单一地侧重提升弯曲强度或断裂韧性中的一项，难以协同优化si3n4陶瓷的强度与韧性。此外，常用的晶须等增韧相在基体中通常呈现随机分本文档来自技高网...

【技术保护点】

1. 一种协同强化氮化硅复相陶瓷，其特征在于：其原料按质量份计，包括以下组分：α-Si3N4 40-90份；烧结助剂8-15份；纳米TiN 0.1-15份；SiCw 0.1-12份；

2. 根据权利要求1所述协同强化氮化硅复相陶瓷，其特征在于：其原料按质量份计，包括以下组分：α-Si3N4 50-90份；烧结助剂8-15份；纳米TiN 1-15份；SiCw 1-12份；

3.根据权利要求1所述协同强化氮化硅复相陶瓷，其特征在于：原料还包括浆料分散剂和浆料粘结剂；所述浆料分散剂为十二烷基硫酸钠；所述浆料粘结剂为聚乙烯吡咯烷酮。

4.根据权利要求3所述协同...

【技术特征摘要】

1. 一种协同强化氮化硅复相陶瓷，其特征在于：其原料按质量份计，包括以下组分：α-si3n4 40-90份；烧结助剂8-15份；纳米tin 0.1-15份；sicw 0.1-12份；

2. 根据权利要求1所述协同强化氮化硅复相陶瓷，其特征在于：其原料按质量份计，包括以下组分：α-si3n4 50-90份；烧结助剂8-15份；纳米tin 1-15份；sicw 1-12份；

3.根据权利要求1所述协同强化氮化硅复相陶瓷，其特征在于：原料还包括浆料分散剂和浆料粘结剂；所述浆料分散剂为十二烷基硫酸钠；所述浆料粘结剂为聚乙烯吡咯烷酮。

4.根据权利要求3所述协同强化氮化硅复相陶瓷，其特征在于：所述浆料分散剂占原料总质量的0.5-2%；浆料粘结剂占原料总质量的0.5-2%。

5.权利要求1-4任一所述协同强化氮化硅复相陶瓷的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

6.根据权利要求5所述的协同强化氮化硅复相陶瓷的制备方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：王伟礼，张强，张伟彬，梁延杰，李娜，马铮，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：