高耐磨的氮化硅基陶瓷及其制备方法和应用.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111517805A(43)申请公布日2020.08.11(21)申请号202010641671.1(22)申请日2020.07.06(71)申请人佛山华骏特瓷科技有限公司地址528000广东省佛山市南海区狮山镇软件园桃园路南海产业智库城一期A座A211-1室(72)发明人不公告发明人(74)专利代理机构广州专理知识产权代理事务所(普通合伙)44493代理人张凤(51)Int.Cl.C04B35/587(2006.01)C04B35/645(2006.01)C04B35/64(2006.01)C04B35/626(2006.01)权利要求书1页说明书8页附图1页(54)发明名称高耐磨的氮化硅基陶瓷及其制备方法和应用(57)摘要本发明公开了一种高耐磨的氮化硅基陶瓷及其制备方法和应用，所述氮化硅基陶瓷是将α-Si3N4和烧结助剂进行球磨混合，干燥得到混合粉体，再将混合粉体干压成型得到生坯；将生坯在1300~1700℃下预烧，降温到室温后获得预烧体；将预烧体在1600~1800℃，轴向加压加至30~100MPa下进行烧结得到高耐磨氮化硅基陶瓷。本发明的高耐磨氮化硅基陶瓷在高温下的塑性流动实现氮化硅基陶瓷的径向向心流动，从而实现晶粒径向定向织构化，从而获得高耐磨氮化硅基陶瓷。CN111517805ACN111517805A权利要求书1/1页1.一种高耐磨的氮化硅基陶瓷的制备方法，其特征在于，将α-Si3N4和烧结助剂进行球磨混合，干燥得到混合粉体，再将混合粉体干压成型得到生坯；将生坯在1300~1700℃下预烧，降温到室温后获得预烧体；将预烧体在1600~1800℃，轴向加压加至30~100MPa下进行烧结得到高耐磨氮化硅基陶瓷。2.根据权利要求1所述的一种高耐磨的氮化硅基陶瓷的制备方法，其特征在于，所述的烧结助剂为Al2O3和Re2O3的混合物，所述的Al2O3和Re2O3的混合物中Al2O3:Re2O3的体积比为(1~4):(1~4)，所述的Re2O3中Re可替换为Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb或Lu。3.根据权利要求2所述的一种高耐磨的氮化硅基陶瓷的制备方法，其特征在于，所述的α-Si3N4的纯度为98~100wt%，所述的α-Si3N4的粒径为<5µm；所述的Al2O3的纯度为99.8~99.99wt%，所述的Al2O3的粒径为<500nm；所述的Re2O3的纯度为99~99.9wt%，所述的Re2O3的粒径为<1µm。4.根据权利要求1所述的一种高耐磨的氮化硅基陶瓷的制备方法，其特征在于，所述的混合粉体中还包含增强剂，将α-Si3N4、烧结助剂和增强剂进行球磨混合，干燥得到混合粉体。5.根据权利要求4所述的一种高耐磨的氮化硅基陶瓷的制备方法，其特征在于，所述的混合粉体中α-Si3N4:烧结助剂:增强剂的体积比为(60~95):(5~12):(1~35)。6.根据权利要求4所述的一种高耐磨的氮化硅基陶瓷的制备方法，其特征在于，所述的增强剂为β-Si3N4、金刚石、WC、TiC、TiN、TiCN、TiB2、ZrB2、MoSi2和SiC中的一种或几种，所述的β-Si3N4、金刚石、WC、TiC、TiN、TiCN、TiB2、ZrB2、MoSi2、SiC的纯度为99~99.9wt%，所述的β-Si3N4、金刚石、WC、TiC、TiN、TiCN、TiB2、ZrB2、MoSi2、SiC的粒径为<5µm。7.根据权利要求1所述的一种高耐磨的氮化硅基陶瓷的制备方法，其特征在于，将α-Si3N4和烧结助剂进行球磨混合，干燥得到混合粉体，再将混合粉体干压成型得到生坯；将生坯在保护气氛下，1300~1700℃下预烧，降温到室温后获得预烧体；将预烧体在保护气氛下，以10~150℃/min升温至1200~1500℃，并轴向加压至10~30MPa，10~150℃/min继续升温至1600~1800℃，保温20~120min，并在开始保温的1~5min内轴向加压至30~100MPa，以10~150℃/min降温至700~900℃，轴向卸压，并随炉冷却至室温，得到高耐磨氮化硅基陶瓷。8.一种采用权利要求1-7任一项所述的高耐磨的氮化硅基陶瓷的制备方法制得的氮化硅基陶瓷，其特征在于，所述的氮化硅基陶瓷垂直于氮化硅基陶瓷某一轴线的截面内，长柱状氮化硅晶粒有80%以上数量是具有这个特征：任一长柱状氮化硅晶粒的长轴方向与垂直于氮化硅基陶瓷截面上经过该氮化硅晶粒的外接圆中心线之间的夹角小于30°。9.一种采用权利要求1-7任一项所述的高耐磨的氮化硅基陶瓷的制备方法制得的氮化硅基陶瓷，其特征在于，所述氮化硅基陶瓷的相对密度为98~1