CN108585917B - 氮化硅-碳化硅复相多孔陶瓷的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种氮化硅‑碳化硅复相多孔陶瓷的制备方法，包括以下步骤：(1)以硅粉和酚醛树脂粉末为主要原料，制备陶瓷素坯；(2)将步骤(1)所得的陶瓷素坯在惰性保护气氛下进行碳化，使酚醛树脂形成热解碳，得到碳化后的坯体；(3)将步骤(2)所得的碳化后的坯体在含氮气气氛下进行氮化，使氮气与一部分硅粉反应生成氮化硅，同时使热解碳与另一部分硅粉反应生成碳化硅，得到氮化硅‑碳化硅复相多孔陶瓷。该氮化硅‑碳化硅复相多孔陶瓷的制备方法能有效提高硅粉在低温阶段的氮化效率，从而降低硅粉氮化过程中的升温工艺控制难度，避免析硅现象产生。

Description

氮化硅-碳化硅复相多孔陶瓷的制备方法
技术领域
本发明属于复相陶瓷制备技术领域，尤其涉及一种氮化硅-碳化硅复相多孔陶瓷的制备方法。
背景技术
氮化硅-碳化硅多孔陶瓷因兼具氮化陶瓷和碳化硅的高比强度、高比模量、高热导率、耐高温、抗热震等优良性能以及多孔陶瓷的功能特性，正日益成为多孔陶瓷领域的一个研究热点。就氮化硅-碳化硅多孔陶瓷的制备方法而言，传统多孔陶瓷制备方法，如添加造孔剂法、发泡法等，均可用于制备氮化硅-碳化硅多孔陶瓷。氮化硅-碳化硅多孔陶瓷制备时既可以选用氮化硅粉作为原料，又可使用硅粉作为原料。相比较而言，采用硅粉作为原料能够大幅度降低生产成本，而且硅粉氮化过程中收缩较小，能够实现氮化硅制品的净近成型，适合制备复杂形状的氮化硅陶瓷构件。
采用硅粉氮化的工艺虽然可以有效降低生产成本，但是其工艺控制难度较高。一般而言，硅粉与氮气在低温段反应速率较慢，在接近硅熔点(～1412℃)附近反应较快。相关理论计算表明：粒径为4μm的硅颗粒在1370℃需要氮化100h才能达到95％的氮化率。随着硅粉粒径的增加，硅粉的氮化速率降低。因而，采用硅粉氮化工艺制备氮化硅陶瓷过程中，硅粉的氮化一般集中控制在其熔点附近及以上。然而由于硅与氮气的反应是放热的，当在硅熔点及以上氮化时，反应放出的热量容易导致坯体局部过热，从而导致析硅现象的产生，最终影响到制品的性能。实际生产中，为了避免出现析硅现象，常用的技术手段主要包括两个方面：(1)在硅的熔点以下长时间保温，利用延长时间来提高氮化率；(2)在硅的熔点附近将升温速率控制在较低的水平，利用较低的升温速率来减缓硅熔点附近的反应速率，从而避免因集中反应而导致出现析硅现象。然而，无论采用哪一中手段，这都必将导致氮化时间较长，氮化效率较低。表1汇总了部分参考文献中硅粉的氮化升温速率，可以发现硅粉的氮化一般都需要数十小时以上。硅粉氮化过程中耗时巨大正日益成为硅粉氮化制备氮化硅陶瓷这一工艺的发展瓶颈，导致硅粉氮化这一工艺在生产氮化硅陶瓷方面效率低下、成本高昂。因而，提高硅粉氮化效率，缩短硅粉氮化时间对氮化硅陶瓷的实践生产而言意义重大。
表1文献中不同粒径硅粉氮化升温制度及对应氮化率
Figure GDA0002426775820000011
Figure GDA0002426775820000021
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种能有效提高硅粉在低温阶段的氮化效率，从而降低硅粉氮化过程中的升温工艺控制难度，避免析硅现象产生的氮化硅-碳化硅复相多孔陶瓷的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种氮化硅-碳化硅复相多孔陶瓷的制备方法，包括以下步骤：
(1)以硅粉和酚醛树脂粉末为主要原料，制备陶瓷素坯；
(2)将步骤(1)所得的陶瓷素坯在惰性保护气氛下进行碳化，使酚醛树脂形成热解碳，得到碳化后的坯体；
(3)将步骤(2)所得的碳化后的坯体在含氮气气氛下进行氮化，使氮气与一部分硅粉反应生成氮化硅，同时使热解碳与另一部分硅粉反应生成碳化硅，得到氮化硅-碳化硅复相多孔陶瓷。
上述的氮化硅-碳化硅复相多孔陶瓷的制备方法，优选的，所述步骤(3)中，氮化的具体工艺过程为：在真空条件下以第一升温速率升至1000℃～1050℃；充入氮气至0.2MPa～0.4MPa后，以第二升温速率升温至1300℃～1350℃，进行低温氮化；再以第三升温速率升温至1450℃～1550℃，进行高温氮化。
上述的氮化硅-碳化硅复相多孔陶瓷的制备方法，优选的，所述第二升温速率为0.75℃/min～1.5℃/min；所述第三升温速率为0.75℃/min～1℃/min。
上述的氮化硅-碳化硅复相多孔陶瓷的制备方法，优选的，所述高温氮化的具体工艺过程为：先升温至1450℃，保温0.5h～1h，再升温至1500℃，保温0.5h～1h，最后升温至1550℃，保温1h～2h。
上述的氮化硅-碳化硅复相多孔陶瓷的制备方法，优选的，所述第一升温速率为10℃/min～20℃/min。
上述的氮化硅-碳化硅复相多孔陶瓷的制备方法，优选的，所述步骤(1)中，所述酚醛树脂粉末在制备陶瓷素坯的原料中的质量分数为5％～20％，所述酚醛树脂粉末中含有固化剂。
上述的氮化硅-碳化硅复相多孔陶瓷的制备方法，优选的，所述步骤(1)中，所述硅粉的粒径≤200目，纯度不小于99.9％，所述酚醛树脂粉末的粒径≤100目。
上述的氮化硅-碳化硅复相多孔陶瓷的制备方法，优选的，所述步骤(1)中，制备陶瓷素坯的原料还包括烧结助剂，所述烧结助剂在制备陶瓷素坯的原料中的质量分数≤9wt％。
上述的氮化硅-碳化硅复相多孔陶瓷的制备方法，优选的，所述烧结助剂包括Al2O3和Y2O3，Al2O3和Y2O3的质量比为1∶2。
上述的氮化硅-碳化硅复相多孔陶瓷的制备方法，优选的，采用热模压工艺制备陶瓷素坯，热模压的温度为145℃～180℃，压力为10MPa～50MPa，保温时间为10min～30min。
本发明的创新点在于：
本发明采用酚醛树脂辅助硅粉氮化工艺，可以有效提高硅粉在低温阶段的氮化效率。为了提高硅粉的氮化效率，申请人前期进行了大量的实验研究和理论分析，最终成功摸索出酚醛树脂辅助硅粉氮化的工艺路线，本申请的前期实验及理论分析成果如图1和图2所示，由图1可见，添加酚醛树脂后，素坯在较低的温度(≤1350℃)下的氮化率大幅提高。由图2可见，在由室温升至1350℃并在1350℃保温4h过程中，坯体的氮化增重率随着酚醛的质量分数升高而升高。上述现象充分说明：酚醛能够促进坯体在1350℃及以下的氮化率的提升，从而降低硅粉氮化过程中的升温工艺控制难度。具体原理如下：酚醛树脂碳化后所得的碳源在1000℃以上与硅粉反应生成碳化硅，该反应放出大量热量从而能够促进硅粉在较低的温度(≤1350℃)下与氮气的反应，有效提高硅粉在低温阶段的氮化效率，进而提高了坯体中1350℃及以下氮化的硅粉的量，降低1400℃及以上温度区间内需要氮化的硅粉的量，缓解了坯体在硅熔点附近的氮化压力。硅粉在1350℃及以下氮化时，由于远离硅的熔点，氮化过程中放出的热量不足以导致析硅现象的出现，因而氮化过程中在此温度区间内不需要保持较低的升温速率，即可以在此温度区间内保持较高的升温速率，从而缩短氮化时间。另外一方面，由于提高了硅在1350℃及以下的氮化率，这就导致坯体中需要在1350℃以上氮化的硅的量减少，这也避免了因大量硅的集中反应放出大量的热，从而降低此氮化温度区间内坯体因氮化放热而导致温度提升的幅度，最终有效避免了坯体出现析硅的现象。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1、本发明的氮化硅-碳化硅复相多孔陶瓷的制备方法，通过在以硅粉为原料的陶瓷素坯中添加酚醛树脂，酚醛树脂碳化后所得的碳源在1000℃以上与硅粉反应生成碳化硅，该反应放出大量热量从而能够促进硅粉在较低的温度(≤1350℃)下与氮气的反应，有效提高硅粉在低温阶段的氮化效率，从而降低硅粉氮化过程中的升温工艺控制难度，避免所得的氮化硅-碳化硅复相多孔陶瓷出现析硅的现象。
2、本发明优选采用热模压工艺成型陶瓷素坯，在热模压成型陶瓷素坯过程中，坯体中的酚醛树脂粉末在高温加压过程中局部熔化，部分包裹在硅颗粒的表面，从而将硅粉粘结在一起，酚醛树脂是一种热固性树脂，因而酚醛树脂能够保证热模压工艺成型的陶瓷素坯在温度降低至室温以后具有一定的强度，从而方便后续加工。
3、本发明中所用到的原料来源广泛且成本低廉，整个氮化硅-碳化硅多孔陶瓷的制备工艺流程简单，设备投入小，操作简单，制备成本低，产率高，容易实现批量生产。
附图说明
图1为原料中添加酚醛树脂对硅粉氮化过程的影响示意图，其中，a图为不添加酚醛树脂，b图为添加酚醛树脂。
图2为不同酚醛树脂加入量的陶瓷素坯在不同温度区间内的氮化增重率。
图3为本发明实施例1的原料硅粉的微观形貌图。
图4为本发明实施例1的原料酚醛树脂粉末的微观形貌图。
图5为本发明实施例1步骤(2)热模压后所得陶瓷素坯的断口微观形貌图，其中(b)图为(a)图的局部放大图。
图6为本发明实施例1所制备的氮化硅-碳化硅复相多孔陶瓷的断口微观形貌图。
图7为本发明实施例1所制备的氮化硅-碳化硅复相多孔陶瓷的孔径分布图。
图8为本发明实施例3～7所制备的氮化硅-碳化硅复相多孔陶瓷的XRD谱图。
图9为发明实施例3～7所制备的氮化硅-碳化硅复相多孔陶瓷的氮化率随烧结助剂加入量的变化关系曲线图。
图10为本发明实施例8所制备的氮化硅-碳化硅复相多孔陶瓷的光学照片。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。
实施例1：
一种本发明的氮化硅-碳化硅复相多孔陶瓷的制备方法，包括以下步骤：
(1)混合原料：将硅粉(粒径为200目，纯度为≥99.9％，粉末微观形貌如图3所示)、酚醛树脂粉末(粒径小于100目，粉末微观形貌如图4所示)、烧结助剂Al2O3和Y2O3按照质量比为82∶15∶1∶2的比例混合均匀，得到混合粉末。
(2)热模压：将步骤(1)所得的混合粉末装入不锈钢模具中，采用热模压工艺将粉末成型为块状坯体。装入粉末前，在模具上下芯模与粉末接触面上贴覆脱模纸，并在模具侧表面与粉末接触位置涂覆油性脱模剂或者刷涂氮化硼等粉末以方便脱模。热模压工序是在平板硫化机上进行的，首先加压至50MPa，然后将温度升温至180℃并保温15min，随后停止加热，坯体随着模具在大气环境中自然冷却。当金属模具的温度降低至60℃以下时，脱模，得到陶瓷素坯。
热模压后所得陶瓷素坯的断口微观形貌如图5所示，由图可见，热模压后的陶瓷素坯中均匀分布着大量的孔洞，这些孔洞源于尺寸较大的硅颗粒堆积而产生的间隙。而酚醛树脂在热模压过程中受热发生熔融，部分包裹在硅颗粒的表面，进而把硅颗粒粘结在一起。
(3)碳化：将步骤(2)所得的陶瓷素坯装入真空烧结炉中按照如下工艺过程进行碳化：以2℃/min的升温速率升至150℃，再以1℃/min的升温速率升至300℃，保温30min；最后以1℃/min的升温速率升至650℃，保温60min，得到陶瓷中间体。
(4)氮化：将步骤(3)所得的陶瓷中间体转入气压烧结炉中，按照如下工艺过程进行氮化：抽真空至-0.101MPa，以17℃/min的升温速率升至1000℃后(此升温过程中一直保持抽真空)，开始充入N2直至气压为0.3MPa后保持此气压，以1.25℃/min的升温速率升至1300℃，在此过程进行低温氮化；再升温进行高温氮化，高温氮化的具体工艺过程为：先以1℃/min的升温速率升温至1450℃，保温0.5h，再以1℃/min的升温速率升温至1500℃，保温0.5h，最后以1℃/min的升温速率升温至1550℃，保温1h，氮化后得到氮化硅-碳化硅复相多孔陶瓷。
本实施例所制备的氮化硅-碳化硅复相多孔陶瓷的断口微观形貌如图6所示，由图可见，氮化硅-碳化硅多孔陶瓷中含有大量尺寸介于数微米至数十微米的孔洞，这些孔洞源于热模压过程中硅颗粒之间堆垛而产生的间隙以及陶瓷素坯中的酚醛树脂碳化后产生的孔隙。采用压汞仪对本实施例所制备的氮化硅-碳化硅复相多孔陶瓷的孔径进行测量，所测得的孔径分布如图7所示，可以看出，本实施例所制备的氮化硅-碳化硅复相多孔陶瓷内部孔洞的尺寸多介于100nm至10000nm之间，其中尺寸在3μm左右的孔洞的数量居多。
实施例2：
一种本发明的氮化硅-碳化硅复相多孔陶瓷的制备方法，与实施例1基本相同，其不同点仅在于：硅粉、酚醛树脂粉末、Al2O3和Y2O3的质量比为92∶5∶1∶2。
实施例1和2所制备的氮化硅-碳化硅复相多孔陶瓷的性能如表2所示，可见，实施例1和2的氮化率相差不大。这是因为：根据图2的规律可知，碳化坯体在低温氮化阶段的氮化增重率会随着酚醛的质量分数升高而升高，酚醛含量高的碳化坯体在高温氮化阶段需要氮化的硅粉的量相对减少，最终结果是总的氮化率随着酚醛树脂加入量的增加而变化不大。
另外，这两组氮化硅-碳化硅复相多孔陶瓷的开孔率介于27～32％之间，密度介于2.13～2.29g/cm3之间，弯曲强度介于91.1～135.6MPa之间。其中密度和弯曲强度均随着开孔率的增加而降低。
对于本发明的制备方法而言，酚醛树脂除了起到避免析硅作用外，还起到造孔剂和粘接剂的作用。就造孔剂的功能而言，随着酚醛质量分数的增加，所得氮化硅-碳化硅多孔陶瓷的开孔率增加。就粘结剂而言，所得氮化硅-碳化硅多孔陶瓷的开孔率会随着酚醛树脂加入量的增加而降低。热模压后所得硅粉坯体中有许多硅粉颗粒堆积而产生的间隙，这些间隙最终转化为氮化硅-碳化硅多孔陶瓷内部的孔洞，进而提升制品的开孔率。由于酚醛树脂在热模压过程中会熔融，熔融的酚醛树脂具有流动性，从而有助于硅颗粒在热模压过程中旋转、移动等，即硅颗粒重排，随着酚醛树脂质量分数的增加，硅颗粒之间熔融酚醛树脂的量增加，硅颗粒的重排变得更加容易，相同的模压工艺下，坯体中硅粉就会被压的更加密实，这将导致热模压后坯体中由硅颗粒堆积而产生的间隙减小，最终导致所制备的氮化硅-碳化硅多孔陶瓷开孔率的降低。因而，酚醛树脂添加量不是越高越好，试验表明，酚醛树脂添加量为5％～20％，所获得的氮化硅-碳化硅复相多孔陶瓷综合性能较优异。
表2实施例1～2所制备的氮化硅-碳化硅复相多孔陶瓷的性能表
Figure GDA0002426775820000061
实施例3：
一种本发明的氮化硅-碳化硅复相多孔陶瓷的制备方法，包括以下步骤：
(1)混合原料：将硅粉(粒径为200目，纯度为≥99.9％)、酚醛树脂粉末(粒径小于100目)按照质量比为95∶15的比例混合均匀，得到混合粉末。
(2)热模压：将步骤(1)所得的混合粉末装入不锈钢模具中，采用热模压工艺将粉末成型为块状坯体。装入粉末前，在模具上下芯模与粉末接触面上贴覆脱模纸，并在模具侧表面与粉末接触位置涂覆油性脱模剂或者刷涂氮化硼等粉末以方便脱模。热模压工序是在平板硫化机上进行的，首先加压至15MPa，然后将温度升温至150℃并保温20min，随后停止加热，坯体随着模具在大气环境中自然冷却。当金属模具的温度降低至60℃以下时，脱模，得到陶瓷素坯。
(3)碳化：将步骤(2)所得的陶瓷素坯装入真空烧结炉中按照如下工艺过程进行碳化：以2℃/min的升温速率升至150℃，再以1℃/min的升温速率升至300℃，保温30min；最后以1℃/min的升温速率升至650℃，保温60min，得到陶瓷中间体。
(4)氮化：将步骤(3)所得的陶瓷中间体转入气压烧结炉中，按照如下工艺过程进行氮化：抽真空至-0.101MPa，以17℃/min的升温速率升至1000℃后(此升温过程中一直保持抽真空)，开始充入N2直至气压为0.3MPa后保持此气压，以1.25℃/min的升温速率升至1300℃，在此过程进行低温氮化；再升温进行高温氮化，高温氮化的具体工艺过程为：先以1℃/min的升温速率升温至1450℃，保温0.5h，再以1℃/min的升温速率升温至1500℃，保温0.5h，最后以1℃/min的升温速率升温至1550℃，保温2h，氮化后得到氮化硅-碳化硅复相多孔陶瓷。
实施例4：
一种本发明的氮化硅-碳化硅复相多孔陶瓷的制备方法，与实施例3基本相同，其不同点仅在于：混合原料中还包括烧结助剂Al2O3和Y2O3，硅粉、酚醛树脂粉末、Al2O3和Y2O3的质量比为82∶15∶1∶2。
实施例5：
一种本发明的氮化硅-碳化硅复相多孔陶瓷的制备方法，与实施例3基本相同，其不同点仅在于：混合原料中还包括烧结助剂Al2O3和Y2O3，硅粉、酚醛树脂粉末、Al2O3和Y2O3的质量比为78∶15∶1.67∶3.33。
实施例6：
一种本发明的氮化硅-碳化硅复相多孔陶瓷的制备方法，与实施例3基本相同，其不同点仅在于：混合原料中还包括烧结助剂Al2O3和Y2O3，硅粉、酚醛树脂粉末、Al2O3和Y2O3的质量比为76∶15∶2.33∶4.67。
实施例7：
一种本发明的氮化硅-碳化硅复相多孔陶瓷的制备方法，与实施例3基本相同，其不同点仅在于：混合原料中还包括烧结助剂Al2O3和Y2O3，硅粉、酚醛树脂粉末、Al2O3和Y2O3的质量比为74∶15∶3∶6。
实施例3～7所制备的氮化硅-碳化硅复相多孔陶瓷的性能如表3所示，这5组氮化硅-碳化硅复相多孔陶瓷的开孔率介于24.1～28.1％之间，密度介于2.25～2.35g/cm3之间，弯曲强度介于101.2～126.5MPa之间。其中密度和弯曲强度均随着开孔率的增加而降低。随着烧结助剂加入量的增加，所制备的氮化硅-氮化硅多孔陶瓷的开孔率变化较小。
表3实施例3～7所制备的氮化硅-碳化硅复相多孔陶瓷的性能表
Figure GDA0002426775820000081
实施例3～7所制备的氮化硅-碳化硅复相多孔陶瓷的XRD谱图如图8所示，可以看出，经1550℃氮化后，0wt％烧结助剂的实施例3(对应a图)的微米级Si3N4-SiC多孔陶瓷中主要包含SiC相、α-Si3N4相和β-Si3N4相；而烧结助剂添加量介于3～7wt％之间的实施例4～6(分别对应b～d图)的微米级Si3N4-SiC多孔陶瓷中则只包含SiC相和β-Si3N4相；烧结助剂添加量为9wt％的实施例7(对应e图)的微米级Si3N4-SiC多孔陶瓷中主要含有SiC相、β-Si3N4相以及少量的YSiNO2相。这说明，烧结助剂的加入能够显著促进α-Si3N4向β-Si3N4的转变。其中，9wt％烧结助剂对应微米级Si3N4-SiC多孔陶瓷中的YSiNO2相可能是由烧结助剂Y2O3与氮化硅在高温下反应生成的。
实施例3～7所制备的氮化硅-碳化硅复相多孔陶瓷随烧结助剂的增加所对应的氮化率如图9所示，可以看出随着烧结助剂加入量的增加，坯体的氮化率也呈现先增加后降低的趋势。其中，当烧结助剂加入量为5wt％时，坯体的氮化率最高，达到97.1％；当烧结助剂加入量为0wt％时，坯体的氮化率最低为82.6％。
实施例8：
一种本发明的氮化硅-碳化硅复相多孔陶瓷的制备方法，包括以下步骤：
(1)混合原料：将硅粉(粒径为200目，纯度为≥99.9％)、酚醛树脂粉末(粒径小于100目)、烧结助剂Al2O3和Y2O3按照质量比为82∶15∶1∶2的比例混合均匀，得到混合粉末。
(2)热模压：将步骤(1)所得的混合粉末装入不锈钢模具中，采用热模压工艺将粉末成型为块状坯体。装入粉末前，在模具上下芯模与粉末接触面上贴覆脱模纸，并在模具侧表面与粉末接触位置涂覆油性脱模剂或者刷涂氮化硼等粉末以方便脱模。热模压工序是在平板硫化机上进行的，首先加压至10MPa，然后将温度升温至145℃并保温30min，随后停止加热，坯体随着模具在大气环境中自然冷却。当金属模具的温度降低至60℃以下时，脱模，得到陶瓷素坯。
(3)碳化：将步骤(2)所得的陶瓷素坯装入真空烧结炉中按照如下工艺过程进行碳化：以2℃/min的升温速率升至150℃，再以1℃/min的升温速率升至300℃，保温30min；最后以1℃/min的升温速率升至650℃，保温60min，得到陶瓷中间体。
(4)氮化：将步骤(3)所得的陶瓷中间体转入气压烧结炉中，按照如下工艺过程进行氮化：抽真空至-0.101MPa，以17℃/min的升温速率升至1000℃后(此升温过程中一直保持抽真空)，开始充入N2直至气压为0.3MPa后保持此气压，以1.25℃/min的升温速率升至1300℃，在此过程进行低温氮化；再升温进行高温氮化，高温氮化的具体工艺过程为：先以0.75℃/min的升温速率升温至1450℃，保温1h，再以0.75℃/min的升温速率升温至1500℃，保温1h，最后以0.75℃/min的升温速率升温至1550℃，保温2h，氮化后得到氮化硅-碳化硅复相多孔陶瓷。
本实施例所制备的氮化硅-碳化硅复相多孔陶瓷的光学照片如图10所示，该氮化硅-碳化硅复相多孔陶瓷的尺寸(长×宽×高)为142mm×109mm×16.5mm，由图可见，其表面未见析出的银白色球状硅颗粒，说明氮化过程中并未出现析硅现象，通过增重计算的硅粉的氮化率在97％以上。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例。凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应该指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下的改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种氮化硅-碳化硅复相多孔陶瓷的制备方法，包括以下步骤：
(1)以硅粉和酚醛树脂粉末为主要原料，制备陶瓷素坯；
(2)将步骤(1)所得的陶瓷素坯在惰性保护气氛下进行碳化，使酚醛树脂形成热解碳，得到碳化后的坯体；
(3)将步骤(2)所得的碳化后的坯体在含氮气气氛下进行氮化，使氮气与一部分硅粉反应生成氮化硅，同时使热解碳与另一部分硅粉反应生成碳化硅，得到氮化硅-碳化硅复相多孔陶瓷；
所述步骤(3)中，氮化的具体工艺过程为：在真空条件下以第一升温速率升至1000℃～1050℃；充入氮气至0.2MPa～0.4MPa后，以第二升温速率升温至1300℃～1350℃，进行低温氮化；再以第三升温速率升温至1450℃～1550℃，进行高温氮化。
2.根据权利要求1所述的氮化硅-碳化硅复相多孔陶瓷的制备方法，其特征在于，所述第二升温速率为0.75℃/min～1.5℃/min；所述第三升温速率为0.75℃/min～1℃/min。
3.根据权利要求2所述的氮化硅-碳化硅复相多孔陶瓷的制备方法，其特征在于，所述高温氮化的具体工艺过程为：先升温至1450℃，保温0.5h～1h，再升温至1500℃，保温0.5h～1h，最后升温至1550℃，保温1h～2h。
4.根据权利要求3所述的氮化硅-碳化硅复相多孔陶瓷的制备方法，其特征在于，所述第一升温速率为10℃/min～20℃/min。
5.根据权利要求1所述的氮化硅-碳化硅复相多孔陶瓷的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述酚醛树脂粉末在制备陶瓷素坯的原料中的质量分数为5％～20％，所述酚醛树脂粉末中含有固化剂。
6.根据权利要求5所述的氮化硅-碳化硅复相多孔陶瓷的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述硅粉的粒径≤200目，纯度不小于99.9％，所述酚醛树脂粉末的粒径≤100目。
7.根据权利要求6所述的氮化硅-碳化硅复相多孔陶瓷的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，制备陶瓷素坯的原料还包括烧结助剂，所述烧结助剂在制备陶瓷素坯的原料中的质量分数≤9wt％。
8.根据权利要求7所述的氮化硅-碳化硅复相多孔陶瓷的制备方法，其特征在于，所述烧结助剂包括Al2O3和Y2O3，Al2O3和Y2O3的质量比为1∶2。
9.根据权利要求1～8任一项所述的氮化硅-碳化硅复相多孔陶瓷的制备方法，其特征在于，采用热模压工艺制备陶瓷素坯，热模压的温度为145℃～180℃，压力为10MPa～50MPa，保温时间为10min～30min。
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