一种原位反应制备镥硅氧氮陶瓷材料的方法

摘要

本发明涉及高温功能/结构陶瓷领域，具体地说是一种原位反应制备镥硅氧氮(Lu₄Si₂O₇N₂)陶瓷材料的方法。以氧化镥粉(Lu₂O₃)、氧化硅粉(SiO₂)和氮化硅粉(Si₃N₄)混合而成的固体粉末混合物作为原料，原位反应合成单相的Lu₄Si₂O₇N₂粉体陶瓷材料，原料粉的摩尔比为Lu₂O₃∶SiO₂∶Si₃N₄＝4∶(0.8-1.2)∶(0.8-1.2)。本发明可以在较低温度下，较短的时间内制备得到高纯度镥硅氧氮(Lu₄Si₂O₇N₂)陶瓷粉体或者块体材料，所制备出的Lu₄Si₂O₇N₂陶瓷块体材料具有致密、热导率低等特点，是优良的隔热高温陶瓷材料。

主权项

一种原位反应制备镥硅氧氮陶瓷材料的方法，其特征在于，以氧化镥粉、氧化硅粉和氮化硅粉混合而成的固体粉末混合物作为原料，原位反应合成单相的Lu₄Si₂O₇N₂粉体陶瓷材料，原料粉的摩尔比为Lu₂O₃: SiO₂: Si₃N₄ =4：（0.8‑1.2）：（0.8‑1.2）；具体的制备步骤为，（1）将氧化镥粉、氧化硅粉和氮化硅粉粉末混合物经球磨机球磨5‑50小时，将粉末置于烘箱中，在50 ‑70℃下烘干，得到干燥粉末；（2）以5‑20 MPa的压力，常温下将步骤（1）得到的干燥粉末冷压成饼状，冷压时间5‑30分钟，然后装入石墨模具中，在通有氮气保护气氛的热压炉中烧结，热压炉以2 ‑50℃/min的升温速率升至1400 ‑1800℃后保温，原位反应0.5‑3小时，原位反应的同时进行热压处理，热压处理的压力为20‑40 MPa，得到块状的镥硅氧氮陶瓷材料；原料粉中，氧化镥粉的纯度≥99.99 wt.%，其平均粒度10‑20μm；氧化硅粉的纯度≥ 99 wt.%，其平均粒度10‑20μm；氮化硅粉的纯度≥95 wt.%，其平均粒度10‑30μm。