CN85100510A

CN85100510A - 含有氧化钇、氧化镧和氧化铝的氮化硅陶瓷及制造方法

Info

Publication number: CN85100510A
Application number: CN 85100510
Authority: CN
Inventors: 徐友仁; 黄莉萍; 符锡仁
Original assignee: Shanghai Institute of Ceramics of CAS
Current assignee: Shanghai Institute of Ceramics of CAS
Priority date: 1985-04-01
Filing date: 1985-04-01
Publication date: 1986-08-13

Abstract

本发明属于热压氮化硅陶瓷及制造方法，提供的材料具有在高温下断裂韧性增高的特性，适用于作为高温热机耐热部件及切削工具材料，其高温断裂韧性(1300℃以上)高于仅以稀土氧化物为添加剂的热压Si₃N₄和其他Si₃N₄陶瓷。

本发明提供材料含有0.5～1％(重量)Y₂O₃、2-20％(重量)La₂O₃和0.01～10％(重量)Al₂O₃。

Description

本发明是关于热压氮化硅陶瓷及其制造方法。

氮化硅工程陶瓷是一类用于热机和其它高温过程的新型工程陶瓷之一。这类材料一个至今尚未解决的问题是高温下（特别是1200℃以上）抗弯强度和断裂韧性的严重减退，合适的添加剂和工艺的选择一直是能否在高温下维持氮化硅材料高温性能不减退的关键问题。日本公开特许公报8，430，771报导了添加稀土氧化物的热压氮化硅材料性能，他们掺杂了从La到yb的各种镧系氧化物，得到了在1300℃高温下抗弯强度基本维持室温的结果。为提高氮化硅材料和氮化硅基材料高温强度找到了一些途径，但是对提高材料的断裂韧性，特别是高温下（1300℃以上）的断裂韧性，始终未找到满意的解决方案。

本发明的目的在于提供一种同时添加y₂O₃、La₂O₃和Al₂O₃添加物的氮化硅材料及制造方法，用本发明提供的制作的材料具有高温下断裂韧性提高的特性，可望用作高温热机的耐热部件和切削工具材料。

本发明所述材料的配方是以氮化硅为基，添加物是0.5～10%（重量）y₂O₃、2～20%（重量）La₂O₃和0.01～10%（重量）Al₂O₃，其余为Si₃N₄，优先推荐的添加物添加量是2～8%（重量）y₂O₃，5～10%（重量）La₂O₃和0.05～5%（重量）Al₂O₂。

本发明提供的一种同时添加稀土氧化物y₂O₃、La₂O₃和Al₂O₃的氮化硅材料是采用热压工艺，热压温度范围1650～1850℃保温30′～120′，压力为100～300kg/cm²，优先推荐的工艺条件是热压温度范围1750～1840℃，保温45′～90′。

本发明提供的材料，1300℃时的断裂韧性K₁c可比室温提高30%左右，平均为9.00MPa

\sqrt{m}

，1400℃断裂韧性比室温提高20%左右，平均为8.00MPa ，高于仅以稀土氧化物为添加剂的热压Si₃N₄或其他添加剂Si₃N₄。

本发明最佳实施例配方组成如表1所示，按表中所列成分配料，Si₃N₄纯度为98%，y₂O₃、La₂O₃和Al₂O₃均为化学纯，以WC球球磨，无水乙醇为球磨介质，球磨36小时经干燥过筛后，将粉料压制成φ60园片置于石墨模中，在碳管炉中加热热压，热压温度为1750～1800℃，保温60′，压力为200kg/cm²，便制得具有下列性质材料：

密度 D＝3.50～3.60g/cm³

强度δ＝800～900MPa （室温）

断裂韧性：K₁c≈6.5MPa

（室温）

K₁c≈9.0MPa

（1300℃）

K₁c≈8.0MPa （1400℃）

表 1 实施例组分

Si₃N₄87.9%（重量）

y₂O₃6%（重量）

La₂O₃6%（重量）

Al₂O₃0.1%（重量）

Claims

1、一种含有添加物的热压氮化硅材料，其特征在于同时添加y₂O₃、La₂O₃和Al₂O₃，它们的添加量分别为0.5～10%(重量)y₂O₃，2～20%(重量)La₂O₃，0.01～10%(重量)Al₂O₃。

2、按权利要求1所述的材料，其特征在于优先推荐添加物添加量是y₂O₃2-8%（重量）、La₂O₃5～10%（重量），Al₂O₃0.05～5%（重量）。

3、按权利要求1或2的材料制备工艺，其特征在于在1650℃～1850℃下温度范围内热压，保温时间为30′～120′，压力为100～300kg/cm²。

4、按权利要求3所述的材料制备工艺，其特征在于优先推荐的工艺条件是热压温度为1750°～1840℃，保温时间为45′～90′。