一种纳米晶氮化铝陶瓷的制备方法

摘要

本发明公开了一种纳米晶氮化铝陶瓷的制备方法，采用微米氮化铝粉体作为原料，在放电等离子烧结炉中，通过低温预烧和高温烧结的工艺制备具有均匀超细晶或纳米晶结构的氮化铝陶瓷。本发明方法借助放电等离子烧结炉存在脉冲直流电场的特殊条件，通过低温预烧在脉冲直流电场条件下实现微米晶氮化铝粉体的细化，高温烧结可以保证低温细化的晶粒烧结在一起。采用微米级别的粉体作为原料可以大幅降低成本。本工艺还具有优化氮化铝陶瓷显微结构的良好效果，从而可以实现更优异的热物理性能和机械性能。

主权项

一种纳米晶氮化铝陶瓷的制备方法，利用放电等离子烧结设备，首先通过脉冲直流电场的持续作用对微米氮化铝粉体在低温下进行预处理，然后加热至高温进行烧结的工艺，采用微米氮化铝粉体作为原料，在放电等离子烧结炉中经过低温预烧和高温烧结两个步骤就可以实现均匀超细晶或纳米晶氮化铝陶瓷的制备，从而获得更优异的热物理性能和机械性能；具体步骤包含：1)陶瓷粉体的预压：将粒度为1‑10μm氮化铝粉体倒入石墨模具中，在5‑20MPa压强下模压60s；2)陶瓷粉体的烧结：将模压好的试样置入放电等离子烧结炉中，以150℃/min的升温速率加热到1000‑1400℃，并在此温度下保温5‑60min；保温结束后，继续以150℃/min的升温速率加热到1500‑2000℃，并在此温度下保温5‑60min；随后自然冷却到室温；烧结过程中，压力先预加载到5kN，低温预烧时再缓慢加压到30‑100MPa；加热方式为脉冲电流加热，循环脉冲过程设置为单个脉冲时间3‑5ms，连续脉冲12次后停歇6‑10ms；最终获得具有均匀超细晶或纳米晶的氮化铝陶瓷。