一種氮化硅-硅化鉭復合陶瓷材料及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及陶瓷材料技術領域，具體是一種氮化硅-硅化鉭復合陶瓷材料及其制 備方法。
【背景技術】
[0002] 陶瓷的發展史是中華文明史的一個重要的組成部分，中國作為四大文明古國之 一，為人類社會的進步和發展做出了卓越的貢獻，其中陶瓷的發明和發展更具有獨特的意 義，中國歷史上各朝各代有著不同藝術風格和不同技術特點。隨著近代科學技術的發展，近 百年來又出現了許多新的陶瓷品種。它們不再使用或很少使用粘土、長石、石英等傳統陶瓷 原料，而是使用其他特殊原料，甚至擴大到非硅酸鹽，非氧化物的范圍，并且出現了許多新 的工藝。美國和歐洲一些國家的文獻已將"Cerami C" 一詞理解為各種無機非金屬固體材料 的通稱。因此陶瓷的含義實際上已遠遠超越過去狹窄的傳統觀念了。
[0003] 隨著航空航天技術的發展，飛行器的飛行馬赫數不斷提高，對陶瓷材料的性能提 出了更高要求，傳統陶瓷材料不能滿足以上綜合要求，高性能陶瓷及陶瓷基復合材料成為 各國研究的重點。其中，氮化硅具有高強度、高硬度、抗熱震等一系列優良性能，其成型方法 和加工工藝成為科研單位研究的熱點之一。現有的氮化硅陶瓷在燒制過程中，容易在表面 或內部形成氣孔，在使用過程中，這些氣孔將影響氮化硅陶瓷的力學性能。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的在于提供一種氮化硅-硅化鉭復合陶瓷材料及其制備方法，以解決 上述【背景技術】中提出的問題。
[0005] 為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：
[0006] 一種氮化硅-硅化鉭復合陶瓷材料，由以下按照重量份的原料組成:氮化硅粉92-98份、硅化鉭粉12-15份、釹粉3-6份、氧化銠粉2-5份。
[0007] 作為本發明進一步的方案：由以下按照重量份的原料組成：氮化硅粉93-97份、硅 化鉭粉13-14份、釹粉4-5份、氧化銠粉3-4份。
[0008] 作為本發明再進一步的方案：由以下按照重量份的原料組成:氮化硅粉95份、硅化 鉭粉14份、釹粉5份、氧化銠粉3份。
[0009] 所述氮化硅-硅化鉭復合陶瓷材料的制備方法，步驟如下：
[0010] 1)稱取氮化硅粉和硅化鉭粉，混合均勻后，獲得第一混合料；
[0011] 2)將第一混合料投入至球磨機中，以無水乙醇作為分散介質，球磨10_13h，獲得第 二混合料；
[0012] 3)將第二混合料放入干燥箱中，經過干燥去除無水乙醇后，獲得第三混合料；
[0013] 4)將第三混合料投入熱壓燒結爐中，在氮氣的氛圍下進行預燒結處理，預燒結氣 壓為20-30Mpa，首先升溫至1080-1100°C，保溫l_2h，然后升溫至1520-1540°C，保溫l_2h，獲 得預燒結料；
[0014] 5)將預燒結料粉碎，獲得預燒結粉末，稱取釹粉和氧化銠粉，并與預燒結粉末合 并，混合均勻后，獲得第四混合料；
[0015] 6)將第四混合料加入至球磨機中，以無水乙醇作為分散介質，球磨20-25h，獲得第 五混合料；
[0016] 7)將第五混合料放入干燥箱內，經過干燥去除無水乙醇后，獲得第六混合料；
[0017] 8)將第六混合料放入模具中，在100-120Mpa、850-900°C下熱等靜壓成型，獲得素 坯；
[0018] 9)將素坯放入熱壓燒結爐中，在氮氣的氛圍下進行燒結處理，燒結氣壓為45- 50Mpa，首先升溫至1250-1270°C，保溫l_2h，然后升溫至1820-1860°C，保溫3-4h，獲得氮化 硅-硅化鉭復合陶瓷材料。
[0019] 與現有技術相比，本發明的有益效果是:本發明制備的氮化硅-硅化鉭復合陶瓷材 料，氣孔率為〇. 4-0.8%，氣孔率低，該陶瓷材料制品在長時間工作過程中依然能夠保持良 好的力學性能，使用壽命長，另外，本發明制備的氮化硅-硅化鉭復合陶瓷材料的斷裂韌性 為6.2-6.7Mpa · m1/2,斷裂韌性高，有利于滿足市場對氮化硅陶瓷材料日益提高的性能要 求。
【具體實施方式】
[0020] 下面結合【具體實施方式】對本發明的技術方案作進一步詳細地說明。
[0021] 實施例1
[0022] 一種氮化硅-硅化鉭復合陶瓷材料，由以下按照重量份的原料組成：氮化硅粉92 份、硅化鉭粉12份、釹粉3份、氧化銠粉2份。
[0023] 本實施例中所述氮化硅-硅化鉭復合陶瓷材料的制備方法，步驟如下：
[0024] 1)稱取氮化硅粉和硅化鉭粉，混合均勻后，獲得第一混合料；
[0025] 2)將第一混合料投入至球磨機中，以無水乙醇作為分散介質，球磨10h，獲得第二 混合料；
[0026] 3)將第二混合料放入干燥箱中，經過干燥去除無水乙醇后，獲得第三混合料；
[0027] 4)將第三混合料投入熱壓燒結爐中，在氮氣的氛圍下進行預燒結處理，預燒結氣 壓為20Mpa，首先升溫至1080°C，保溫lh，然后升溫至1520°C，保溫lh，獲得預燒結料；
[0028] 5)將預燒結料粉碎，獲得預燒結粉末，稱取釹粉和氧化銠粉，并與預燒結粉末合 并，混合均勻后，獲得第四混合料；
[0029] 6)將第四混合料加入至球磨機中，以無水乙醇作為分散介質，球磨20h，獲得第五 混合料；
[0030] 7)將第五混合料放入干燥箱內，經過干燥去除無水乙醇后，獲得第六混合料；
[0031] 8)將第六混合料放入模具中，在100Mpa、850°C下熱等靜壓成型，獲得素坯；
[0032] 9)將素坯放入熱壓燒結爐中，在氮氣的氛圍下進行燒結處理，燒結氣壓為45Mpa， 首先升溫至1250°C，保溫lh，然后升溫至1820°C，保溫3h，獲得氮化硅-硅化鉭復合陶瓷材 料。
[0033] 實施例2
[0034] -種氮化硅-硅化鉭復合陶瓷材料，由以下按照重量份的原料組成：氮化硅粉98 份、硅化鉭粉15份、釹粉6份、氧化銠粉5份。
[0035] 本實施例中所述氮化硅-硅化鉭復合陶瓷材料的制備方法，步驟如下：
[0036] 1)稱取氮化硅粉和硅化鉭粉，混合均勻后，獲得第一混合料；
[0037] 2)將第一混合料投入至球磨機中，以無水乙醇作為分散介質，球磨13h，獲得第二 混合料；
[0038] 3)將第二混合料放入干燥箱中，經過干燥去除無水乙醇后，獲得第三混合料；
[0039] 4)將第三混合料投入熱壓燒結爐中，在氮氣的氛圍下進行預燒結處理，預燒結氣 壓為30Mpa，首先升溫至1100°C，保溫2h，然后升溫至1540°C，保溫2h，獲得預燒結料；
[0040] 5)將預燒結料粉碎，獲得預燒結粉末，稱取釹粉和氧化銠粉，并與預燒結粉末合 并，混合均勻后，獲得第四混合料；
[0041] 6)將第四混合料加入至球磨機中，以無水乙醇作為分散介質，球磨25h，獲得第五 混合料；
[0042] 7)將第五混合料放入干燥箱內，經過干燥去除無水乙醇后，獲得第六混合料；
[0043] 8)將第六混合料放入模具中，在120Mpa、900°C下熱等靜壓成型，獲得素坯；
[0044] 9)將素坯放入熱壓燒結爐中，在氮氣的氛圍下進行燒結處理，燒結氣壓為50Mpa， 首先升溫至1270°C，保溫2h，然后升溫至1860°C，保溫4h，獲得氮化硅-硅化鉭復合陶瓷材 料。
[0045] 實施例3
[0046] -種氮化硅-硅化鉭復合陶瓷材料，由以下按照重量份的原料組成：氮化硅粉95 份、硅化鉭粉14份、釹粉5份、氧化銠粉3份。
[0047] 本實施例中所述氮化硅-硅化鉭復合陶瓷材料的制備方法，步驟如下：
[0048] 1)稱取氮化硅粉和硅化鉭粉，混合均勻后，獲得第一混合料；
[0049] 2)將第一混合料投入至球磨機中，以無水乙醇作為分散介質，球磨12h，獲得第二 混合料；
[0050] 3)將第二混合料放入干燥箱中，經過干燥去除無水乙醇后，獲得第三混合料；
[0051] 4)將第三混合料投入熱壓燒結爐中，在氮氣的氛圍下進行預燒結處理，預燒結氣 壓為25Mpa，首先升溫至1090°C，保溫1.5h，然后升溫至1530°C，保溫1.5h，獲得預燒結料；
[0052] 5)將預燒結料粉碎，獲得預燒結粉末，稱取釹粉和氧化銠粉，并與預燒結