界面自韧化Si₃N₄/SiC片层陶瓷材料的制备方法

• 摘要：

  界面自韧化Si₃N₄/SiC片层陶瓷材料的制备方法,它涉及一种陶瓷材料的制备方法.本发明的目的是为了解决单一的氮化硅陶瓷和碳化硅陶瓷材料的脆性较大,易断裂的技术问题.本方法如下:一、陶瓷浆料的制备;二、制备Si₃N₄生带、SiC生带以及烧结助剂生带;三、制备Si₃N₄/SiC片层复合材料生坯;四、制备界面自韧化Si₃N₄/SiC片层陶瓷材料.其中,界面处大量存在的烧结助剂有利于氮化硅棒晶生长,大尺寸的氮化硅棒晶将氮化硅层与碳化硅层连接起来,产生界面自韧化的效果.材料的弯曲强度大于700MPa,收缩率﹤15％,同时,其韧性可到16MPa·m^1/2以上,完全可以满足高韧性陶瓷材料的使用要求.本材料的断裂功﹥6KJ/m²,材料的断裂预警明确,具有高的安全系数.本发明属于陶瓷材料的制备领域.

• 专利类型：

  发明专利

• 申请/专利号：

  CN201510822753.5

• 申请日期：

  2015.11.23

• 公开/公告号：

  CN105459564A

• 公开/公告日：

  2016-04-06

• 发明人：

  叶枫 刘仕超 张浩谦 张标 刘强 高烨

• 申请人：

  哈尔滨工业大学

• 主分类号：

  B32B37/06(2006.01)I,B,B32,B32B,B32B37

• 分类号：

  B32B37/06(2006.01)I,B32B37/10(2006.01)I,B32B9/04(2006.01)I,B32B9/00(2006.01)I,C04B35/622(2006.01)I,C04B35/64(2006.01)I,C04B35/565(2006.01)I,C04B35/584(2006.01)I,B,C,B32,C04,B32B,C04B,B32B37,B32B9,C04B35,B32B37/06,B32B37/10,B32B9/04,B32B9/00,C04B35/622,C04B35/64,C04B35/565,C04B35/584

• 主权项：

  界面自韧化Si₃N₄/SiC片层陶瓷材料的制备方法,其特征在于界面自韧化Si₃N₄/SiC片层陶瓷材料的制备方法按照以下步骤进行:一、陶瓷浆料的制备:在固相含量为50wt％、聚丙烯酸含量为0.6wt％、在pH值为9‑11的条件下将Si₃N₄陶瓷粉体或SiC陶瓷粉体与聚丙烯酸混合12小时,加入Si₃N₄陶瓷粉体或SiC陶瓷粉体质量4％的聚乙烯醇和Si₃N₄陶瓷粉体或SiC陶瓷粉体8wt％甘油,混合1‑2小时后,加入正丁醇进行真空除泡,直到浆料中无气泡冒出为止;二、将步骤一中得到浆料倾倒在玻璃基板上进行流延成型,流延成型速度为10cm/min,将流延后的浆料在室温条件下干燥,得到Si₃N₄生带或SiC生带;三、将Si₃N₄生带与SiC生带交替叠压,厚度为100μm‑500μm,在70℃‑90℃、40MPa‑60MPa的条件下叠压,并在Si₃N₄生带与SiC生带间铺设一层烧结助剂生带,然后以0.5‑1℃/min升温至210℃‑220℃,并保温0.5‑1.5小时,之后以0.5‑1℃/min升温至620℃‑700℃,保温1.5‑2.5小时,即得Si₃N₄/SiC片层复合材料生坯;四、将Si₃N₄/SiC片层复合材料生坯在N₂为烧结气氛、气压为1‑2MPa的条件下,以5‑15℃/min的升温速度升温至900℃‑1100℃,并保温0.5‑1.5小时,再以5‑15℃/min的升温速度升温至1600‑2000℃,保温1.5‑2.5小时,得到界面自韧化Si₃N₄/SiC片层陶瓷材料.