一种Y-α-SiAlON透明陶瓷的快速低温制备方法

摘要

本发明涉及一种透明Y-α-SiAlON陶瓷的快速低温热压烧结方法，属于透明陶瓷材料制备领域。本发明首先基于α-SiAlON组成设计配料，采用行星式球磨机制备超细混合粉末，再利用所获得的超细混合粉末采用高温慢速加压及带压降温、高温快速充氮气、高温快速升温和快速冷却技术制备透明Y-α-SiAlON陶瓷。本发明采用超细混合粉末制备透明Y-α-SiAlON陶瓷的技术大大促进了α-SiAlON陶瓷的致密化进程，有效缩短了烧结时间，显著降低了烧结温度，实现了透明α-SiAlON陶瓷的快速低温烧结。

主权项

一种Y‑α‑SiAlON透明陶瓷的快速低温制备方法，包括下述工艺步骤：①配料：按分子式Y_m/3Si_12‑(m+n)Al_m+nO_nN_16‑n称量原料粉体Si₃N₄、AlN、Al₂O₃和Y₂O₃，式中1.1<m<1.3，1.0<n<1.2；②超细混合粉体的制备：将Si₃N₄、AlN、Al₂O₃和Y₂O₃粉体混合后进行球磨，使得球磨后混合粉体的平均粒径为0.15～0.25μm，且其粒径大小为0.05～0.32μm；③机械压力控制：将混合粉体置于石墨模具中，将石墨模具置于热压烧结炉中，抽真空、升温，待温度升至800～900℃时开始加压并继续升温至1200℃，加压速度为0.9～1.6MPa/min，施加到混合粉体上的最大压强为20～30MPa，并使最大压强维持至加热系统关闭后温度降至1600～1650℃时；④快速充气及气压控制：在完成步骤③后，待真空度值达5.0×10^‑2Pa以下时关闭抽气阀门，以0.16～0.3m³/h的速度向炉内充氮气至高于大气压2kPa，开启气压控制系统，调慢充气速度至0.08～0.10m³/h，使热压烧结炉内氮气压力维持在高于大气压2～4kPa的压力范围内；⑤快速升温及快速冷却：步骤④充气完毕后以25～45℃/min的速度升温至1750～1880℃，保温15～45min，关闭加热电源，继续通氮气，并调快充气速度至0.13～0.15m³/h，冷却至室温。