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专利号: 2021108912123
申请人: 广东工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-02-06
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种致密高硬高强的氮化硅陶瓷球的制备方法,其特征在于,包括如下具体步骤:S1.将Si3N4粉、MgO粉和Yb2O3粉混合粉体加入溶剂和Si3N4球磨介质球磨,干燥后得混合粉体;

S2.将混合粉体置于球形模具中成型,采用冷等静压通过加压200~300MPa保压,获得Si3N4陶瓷球生坯;

S3.将Si3N4陶瓷球生坯置于管式炉中以第一速率升温至1400~1500℃预烧后,将上述Si3N4陶瓷球生坯置于埋烧粉末中,采用放电等离子烧结以第二速率升温至1000~1200℃时充入保护气氛,再以第三速率升温至1400~1600℃,压力为10~50MPa煅烧,得到Si3N4陶瓷球A和第一次SPS烧结的埋烧粉末;

S4.按照步骤S2制得的Si3N4陶瓷球生坯置于管式炉中以第一速率升温至1400~1500℃预烧后,将上述Si3N4陶瓷球生坯置于研磨过筛后的第一次SPS烧结的埋烧粉末中,采用放电等离子按照步骤S3中所述的条件烧结,得到Si3N4陶瓷球B和第二次SPS烧结的埋烧粉末;

S5.按照步骤S2制得的Si3N4陶瓷球生坯置于管式炉中以第一速率升温至1400~1500℃预烧后,将上述Si3N4陶瓷球生坯置于研磨过筛后的第二次SPS烧结的埋烧粉末中,采用放电等离子按照步骤S3中所述的条件烧结,得到Si3N4陶瓷球C,所述Si3N4陶瓷球B和Si3N4陶瓷球C即为致密高硬高强的Si3N4陶瓷球。

2.根据权利要求1所述的致密高硬高强的氮化硅陶瓷球的制备方法,其特征在于,步骤S1中所述Si3N4粉和、MgO粉和Yb2O3粉的体积比为(95~98):(1~3):(1~2)。

3.根据权利要求1所述的致密高硬高强的氮化硅陶瓷球的制备方法,其特征在于,步骤S1中所述Si3N4粉和、MgO粉和Yb2O3粉的纯度均为99.0~99.9wt%,粒径均为0.1~10μm;所述溶剂为乙醇、丙醇、甲醇或丙酮。

4.根据权利要求1所述的致密高硬高强的氮化硅陶瓷球的制备方法,其特征在于,步骤S1中所述球磨的时间为20~30h;步骤S2中所述保压的时间为5~20min。

5.根据权利要求1所述的致密高硬高强的氮化硅陶瓷球的制备方法,其特征在于,步骤S3‑S5中所述第一速率均为10~20℃/min,步骤S3中所述第二速率和第二速率均为100~

400℃/min。

6.根据权利要求1所述的致密高硬高强的氮化硅陶瓷球的制备方法,其特征在于,步骤S3中所述预烧的时间为1~2h,所述保护气氛为N2或Ar。

7.根据权利要求1致密高硬高强的氮化硅陶瓷球的制备方法,其特征在于,所述的埋烧粉末为BN粉、SiC粉或C粉中的一种以上;所述埋烧粉末的纯度均为99.0~99.9wt%,粒径均为50~500μm。

8.一种致密高硬高强的Si3N4陶瓷球,其特征在于,所述致密高硬高强的Si3N4陶瓷球是由权利要求1‑7任一项所述的方法制备得到。

9.根据权利要求8所述的致密高硬高强的Si3N4陶瓷球,其特征在于,所述致密高硬高强的Si3N4陶瓷球在加压方向的收缩率为2~3%,前后收缩率为2~3%,左右收缩率为2~3%,致密度为98~100%,室温硬度为40~45GPa,室温强度为800~1000MPa;1000~1200℃高温下的硬度为38~43GPa,强度为780~970MPa。

10.权利要求8或9所述的致密高硬高强的Si3N4陶瓷球在陶瓷轴承领域中的应用。