一种制备碳化硅颗粒增强氮化硅复相陶瓷零件的方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN101913878A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN101913878A(43)申请公布日2010.12.15(21)申请号201010230573.5(22)申请日2010.07.19(71)申请人北京科技大学地址100083北京市海淀区学院路30号北科大科技处(72)发明人何新波田常娟梅敏曲选辉(74)专利代理机构北京东方汇众知识产权代理事务所(普通合伙)11296代理人朱元萍(51)Int.Cl.C04B35/583(2006.01)C04B35/622(2006.01)权利要求书1页说明书3页(54)发明名称一种制备碳化硅颗粒增强氮化硅复相陶瓷零件的方法(57)摘要一种制备碳化硅颗粒增强氮化硅复合陶瓷零件的方法，属于陶瓷零件制备技术领域。是将SiC粉末、Si3N4粉末及烧结助剂与石蜡基多组元粘结剂混合成均匀的喂料，喂料经注射成形所得的预成形坯经溶脱、热脱、1150～1200℃预烧结后，置于真空碳管炉在1800～1900℃、Ar气氛下常压烧结，制得SiCp/Si3N4复合陶瓷零件。本发明的优点是：可直接制备出几何形状复杂的SiCp/Si3N4复合陶瓷制品；制品组织均匀，尺寸精度高，且无须后续加工；可实现SiCp/Si3N4材料与零件的一体化成形；建立了具有形状复杂和尺寸精度高的SiCp/Si3N4复合陶瓷零件的低成本制备技术。CN109387ACN101913878A权利要求书1/1页1.一种制备碳化硅颗粒增强氮化硅复相陶瓷零件的方法，其特征在于，制备工艺为：a、混粉：将SiC粉、Si3N4粉与烧结助剂置于刚玉球磨罐中以一定转速球磨14-18小时，得到混合均匀的带有烧结助剂的氮化硅微粉；其中各粉末质量分数为(5～20)％SiC+(70～85)％Si3N4+(5～10)％烧结助剂；烧结助剂由Al2O3∶Y2O3组成，质量分数为Al2O3∶Y2O3＝4∶5；b、石蜡基多组元粘结剂的配置：粘结剂的成份为石蜡即PW、高密度聚乙烯即HDPE、硬质酸即SA，各组元重量百分比为PW∶HDPE∶SA＝(60～70)∶(25～30)∶(5～10)；将三种组元加入恒温装置中共混，达到成份均匀；c、混炼：将加入了一定量烧结助剂的氮化硅微粉与所配制的多组元聚合物石蜡基粘结剂在开放式炼胶机上混炼1～1.5h，混炼温度为135～150℃，再在SK2160型双螺杆混炼挤出机上制粒，使喂料进一步均匀；烧结助剂的氮化硅微粉与多组元聚合物石蜡基粘结剂粉末体积百分数的比例为50～60∶40～50；d、注射成形：将制粒后所得喂料在CJ80E型注塑机上注射，注射温度为170～185℃，注射压力为90～110Mpa，模具温度为20～50℃，得到SiCp/Si3N4复合陶瓷预成形坯；e、脱脂及预烧结：采用溶剂脱脂+热脱脂的两步脱脂法，首先将SiCp/Si3N4复合陶瓷预成形坯浸于三氯乙烯中进行溶剂脱脂8～12h，脱脂温度为20～50℃，脱脂完成后取出坯体在恒温干燥箱内烘干，热脱脂在真空管式炉中进行，脱脂温度在30～600℃之间，最后加热至1100～1200℃之间进行预烧结0.5～1h，得到预烧结坯，整个加热过程气氛为Ar；f、烧结：将预烧结坯置于真空烧结炉中于1800～1900℃常压烧结，保温0.5～1h，升温速率1400℃前为5～7℃/min，1400℃后为3～5℃/min，烧结气氛为Ar，烧结体经后续精整处理，得到SiCp/Si3N4复合陶瓷零件。2.按照权利要求1所述的一种制备碳化硅颗粒增强氮化硅复相陶瓷零件方法，其特征在于：Si3N4原料的粒径为0.3～1.0μm，纯度＞99％；SiC粒径为0.01～0.1μm，纯度＞99％。2CN101913878A说明书1/3页一种制备碳化硅颗粒增强氮化硅复相陶瓷零件的方法技术领域[0001]本发明属于复合陶瓷零部件制备技术领域，特别是提供了一种用注射成形工艺制备碳化硅颗粒增强氮化硅(SiCp/Si3N4)复相陶瓷零件的方法，实现低成本、高性能陶瓷基复合材料零件的制备。背景技术[0002]SiCp/Si3N4材料具有作为高温结构材料所需求的耐热性、耐热冲击性、耐磨性和耐腐蚀性，而且比金属轻，满足核能、石油化工、航空航天、国防等领域的需要具有重要的意义。陶瓷材料本身固有的脆性和高硬度，传统的粉末冶金模压法虽然工艺简单，但模压形成的成形坯往往密度不均匀，部件的形状复杂程度也受到了一定的限制；先驱体裂解法除受部件复杂程度限制外，还存在制备周期长、尺寸精度低等缺点；注浆成形和压滤成形虽可成形复杂形状部件，但由于成形密度均匀性差及尺寸精度低等问题而限制了其应用范围。而采用粉末注射成形技术时，由于注射坯体的形状接近制品的最终形状，不仅解决了SiCp/Si3N4材料的组织均匀性问题