一種高強(qiáng)度氮化硅復(fù)合陶瓷材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及陶瓷材料技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種高強(qiáng)度氮化硅復(fù)合陶瓷材料及其制備 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 陶瓷的發(fā)展史是中華文明史的一個(gè)重要的組成部分，中國作為四大文明古國之 一，為人類社會(huì)的進(jìn)步和發(fā)展做出了卓越的貢獻(xiàn)，其中陶瓷的發(fā)明和發(fā)展更具有獨(dú)特的意 義，中國歷史上各朝各代有著不同藝術(shù)風(fēng)格和不同技術(shù)特點(diǎn)。英文中的"China"既有中國的 意思，又有陶瓷的意思，清楚地表明了中國就是"陶瓷的故鄉(xiāng)"。早在歐洲人掌握瓷器制造技 術(shù)一千多年前，漢族就已經(jīng)制造出很精美的陶瓷器。中國是世界上最早應(yīng)用陶器的國家之 一，而中國瓷器因其極高的實(shí)用性和藝術(shù)性而備受世人的推崇。
[0003] 隨著近代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，近百年來又出現(xiàn)了許多新的陶瓷品種。它們不再使用 或很少使用粘土、長(zhǎng)石、石英等傳統(tǒng)陶瓷原料，而是使用其他特殊原料，甚至擴(kuò)大到非硅酸 鹽，非氧化物的范圍，并且出現(xiàn)了許多新的工藝。美國和歐洲一些國家的文獻(xiàn)已將 "Ceramic"一詞理解為各種無機(jī)非金屬固體材料的通稱。因此陶瓷的含義實(shí)際上已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超 越過去狹窄的傳統(tǒng)觀念了。
[0004] 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，市場(chǎng)對(duì)陶瓷材料的性能提出了越來越高的要求，傳統(tǒng)的陶 瓷材料已經(jīng)無法滿足市場(chǎng)的需求，各種高性能的陶瓷及陶瓷基復(fù)合材料成為研究的重點(diǎn)。 氮化硅陶瓷是一種高硬度、高強(qiáng)度的陶瓷，且在高溫環(huán)境下能夠保持良好的化學(xué)穩(wěn)定性，從 而備受關(guān)注。但現(xiàn)有的氮化硅陶瓷的抗彎強(qiáng)度及斷裂韌性參數(shù)已經(jīng)逐漸無法滿足市場(chǎng)日益 提高的要求，氮化硅陶瓷的性能逐漸限制了其使用范圍，市場(chǎng)需求一種性能更加優(yōu)異的氮 化硅陶瓷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種高強(qiáng)度氮化硅復(fù)合陶瓷材料及其制備方法，以解決上 述【背景技術(shù)】中提出的問題。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：
[0007] -種高強(qiáng)度氮化硅復(fù)合陶瓷材料，由以下按照重量份的原料制成：氮化硅陶瓷粉 45-52份、硅化鉭粉末10-15份、納米碳化鎢粉末6-8份、羥乙基纖維素2-4份、氨基硅烷偶聯(lián) 劑8-12份、葡萄糖200-230份。
[0008] 作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：由以下按照重量份的原料制成：氮化硅陶瓷粉47-51 份、硅化鉭粉末11 -14份、納米碳化鎢粉末7-8份、羥乙基纖維素3-4份、氨基硅烷偶聯(lián)劑9-11 份、葡萄糖210-220份。
[0009] 作為本發(fā)明再進(jìn)一步的方案：由以下按照重量份的原料制成:氮化硅陶瓷粉48份、 硅化鉭粉末13份、納米碳化鎢粉末7份、羥乙基纖維素3份、氨基硅烷偶聯(lián)劑10份、葡萄糖215 份。
[0010] 所述高強(qiáng)度氮化硅復(fù)合陶瓷材料的制備方法，步驟如下：
[0011] 1)使用去離子水將氨基硅烷偶聯(lián)劑稀釋為氨基硅烷偶聯(lián)劑稀釋液；
[0012] 2)稱取氮化硅陶瓷粉，加入至氨基硅烷偶聯(lián)劑稀釋液內(nèi)，在70-85°C下反應(yīng)2-3h， 獲得氨基氮化硅陶瓷溶液；
[0013] 3)真空干燥氨基氮化硅陶瓷溶液，獲得氨基氮化硅陶瓷粉末；
[0014] 4)稱取硅化鉭粉末，并將硅化鉭粉末與氨基氮化硅陶瓷粉末在球磨機(jī)內(nèi)，球磨處 理10_14h，獲得第一混合粉末；
[0015] 5)稱取葡萄糖，并將葡萄糖與第一混合粉末混合均勻后，在氮?dú)鈿夥障逻M(jìn)行燒結(jié)， 得到第二混合粉末；
[0016] 6)稱取納米碳化鎢粉末和羥乙基纖維素，將納米碳化鎢粉末、羥乙基纖維素及第 二混合粉末與去離子水球磨共混，獲得陶瓷料漿，球磨時(shí)間為15_20h;
[0017] 7)將陶瓷料漿注模獲得素坯；
[0018] 8)將素坯干燥后，在氮?dú)鈿夥障逻M(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)溫度為1750-1950°C，獲得高強(qiáng)度 氮化硅復(fù)合陶瓷材料。
[0019] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明制備的高強(qiáng)度氮化硅復(fù)合陶瓷材 料的抗彎強(qiáng)度為565-583MPa，斷裂韌性為7.23-7.92Pa · mV2，與現(xiàn)有常規(guī)的氮化硅陶瓷相 比，抗彎強(qiáng)度及斷裂韌性得到極大的提高。本發(fā)明制備的高強(qiáng)度氮化硅復(fù)合陶瓷材料強(qiáng)度 高，能夠滿足市場(chǎng)對(duì)陶瓷材料強(qiáng)度越來越高的要求。
【具體實(shí)施方式】
[0020] 下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)地說明。
[0021] 實(shí)施例1
[0022] -種高強(qiáng)度氮化硅復(fù)合陶瓷材料，由以下按照重量份的原料制成:氮化硅陶瓷粉 45份、硅化鉭粉末10份、納米碳化鎢粉末6份、羥乙基纖維素2份、氨基硅烷偶聯(lián)劑8份、葡萄 糖200份。
[0023] 本實(shí)施例中所述高強(qiáng)度氮化硅復(fù)合陶瓷材料的制備方法，步驟如下：
[0024] 1)使用去離子水將氨基硅烷偶聯(lián)劑稀釋為氨基硅烷偶聯(lián)劑稀釋液；
[0025] 2)稱取氮化硅陶瓷粉，加入至氨基硅烷偶聯(lián)劑稀釋液內(nèi)，在70°C下反應(yīng)2h，獲得氨 基氮化硅陶瓷溶液；
[0026] 3)真空干燥氨基氮化硅陶瓷溶液，獲得氨基氮化硅陶瓷粉末；
[0027] 4)稱取硅化鉭粉末，并將硅化鉭粉末與氨基氮化硅陶瓷粉末在球磨機(jī)內(nèi)，球磨處 理l〇h，獲得第一混合粉末；
[0028] 5)稱取葡萄糖，并將葡萄糖與第一混合粉末混合均勻后，在氮?dú)鈿夥障逻M(jìn)行燒結(jié)， 得到第二混合粉末；
[0029] 6)稱取納米碳化鎢粉末和羥乙基纖維素，將納米碳化鎢粉末、羥乙基纖維素及第 二混合粉末與去離子水球磨共混，獲得陶瓷料漿，球磨時(shí)間為15h;
[0030] 7)將陶瓷料漿注模獲得素坯；
[0031] 8)將素坯干燥后，在氮?dú)鈿夥障逻M(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)溫度為1750°C，獲得高強(qiáng)度氮化硅 復(fù)合陶瓷材料。
[0032] 實(shí)施例2
[0033] -種高強(qiáng)度氮化硅復(fù)合陶瓷材料，由以下按照重量份的原料制成:氮化硅陶瓷粉 52份、硅化鉭粉末15份、納米碳化鎢粉末8份、羥乙基纖維素4份、氨基硅烷偶聯(lián)劑12份、葡萄 糖230份。
[0034] 本實(shí)施例中所述高強(qiáng)度氮化硅復(fù)合陶瓷材料的制備方法，步驟如下：
[0035] 1)使用去離子水將氨基硅烷偶聯(lián)劑稀釋為氨基硅烷偶聯(lián)劑稀釋液；
[0036] 2)稱取氮化硅陶瓷粉，加入至氨基硅烷偶聯(lián)劑稀釋液內(nèi)，在85°C下反應(yīng)3h，獲得氨 基氮化硅陶瓷溶液；
[0037] 3)真空干燥氨基氮化硅陶瓷溶液，獲得氨基氮化硅陶瓷粉末；
[0038] 4)稱取硅化鉭粉末，并將硅化鉭粉末與氨基氮化硅陶瓷粉末在球磨機(jī)內(nèi)，球磨處 理14h，獲得第一混合粉末；
[0039] 5)稱取葡萄糖，并將葡萄糖與第一混合粉末混合均勻后，在氮?dú)鈿夥障逻M(jìn)行燒結(jié)， 得到第二混合粉末；
[0040] 6)稱取納米碳化鎢粉末和羥乙基纖維素，將納米碳化鎢粉末、羥乙基纖維素及第 二混合粉末與去離子水球磨共混，獲得陶瓷料漿，球磨時(shí)間為20h;
[0041 ] 7)將陶瓷料漿注模獲得素坯；
[0042] 8)將素坯干燥后，在氮?dú)鈿夥障逻M(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)溫度為1950°C，獲得高強(qiáng)度氮化硅 復(fù)合陶瓷材料。
[0043] 實(shí)施例3
[0044] -種高強(qiáng)度氮化硅復(fù)合陶瓷材料，由以下按照重量份的原料制成:氮化硅陶瓷粉 48份、硅化鉭粉末13份、納米碳化鎢粉末7份、羥乙基纖維素3份、氨基硅烷偶聯(lián)劑10份、葡萄 糖215份。
[0045]