权利要求
1.一种高导热高强韧氮化硅陶瓷材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1原料配制及混匀:按照质量比称取氮化硅研磨球、亚微米级高纯α-Si3N4、微米级β-Si3N4粉体、纳米级稀土氧化物烧结助剂、微米级稀土合金粉体,装于盛有无水乙醇溶剂、充满氮气保护气的球磨罐中,置于行星式球磨机,设置一定转速及研磨时间,将原料混合均匀并细化,研磨结束后真空干燥并过筛除去大颗粒;
步骤2氮化硅陶瓷素坯成型:将步骤1中得到的混合均匀的原料置于模具中冷等静压压制成型,制成氮化硅陶瓷素坯;
步骤3氮化硅陶瓷分段式烧结:(1)低温热处理:将成型后的氮化硅陶瓷素坯装于气压烧结炉中,在氮气保护下进行低温热处理,使添加的稀土合金与原料中的氧进行反应成为氧化物;(2)高温烧结:增加氮气气压,继续升温至较高温度进行致密化烧结,并保温一段时间,保温结束后随炉冷却至室温;取出氮化硅陶瓷并将其切割及表面抛光处理后进行性能测试。
2.根据权利要求1所述的一种高导热高强韧氮化硅陶瓷材料的制备方法,其特征在于,所述步骤1中质量比为氮化硅研磨球与总物料的质量比为(2:1)~(3:1),亚微米级高纯α-Si3N4、微米级β-Si3N4粉体、纳米级稀土氧化物烧结助剂、微米级稀土合金四种原料的质量比为(66~83 wt%):(10~20 wt%):(5~10 wt%):(2~4 wt%)。
3.根据权利要求1所述的一种高导热高强韧氮化硅陶瓷材料的制备方法,其特征在于,所述步骤1中纳米级稀土氧化物包括但不限于Lu2O3、Y2O3、Yb2O3、Gd2O3、Er2O3中的一种或两种;微米级稀土合金包括但不限于YAl2、YbAl2、GdAl2、ErAl2、LuAl2中的一种或两种;所述步骤1中一定转速为:100~300rpm,研磨时间为20~40min。
4.根据权利要求1所述的一种高导热高强韧氮化硅陶瓷材料的制备方法,其特征在于,所述步骤3(1)中进行低温热处理为热处理温度300~500℃,保温时间为2~5 h。
5.根据权利要求1所述的一种高导热高强韧氮化硅陶瓷材料的制备方法,其特征在于,所述步骤3(2)中增加氮气气压为0.5~4MPa;所述升温至高温为1700~1900℃;所述保温一段时间为2
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