一种氮化硅纳米线增强氮化硅多孔陶瓷的方法

摘要

本发明是一种高孔隙率、高强度的氮化硅纳米线增强氮化硅多孔陶瓷的制备方法，其原理为利用造孔剂和磷酸盐粘结作用在较低温度下形成高孔隙率的氮化硅多孔结构，在后续高温烧制过程中利用纳米硅粉的氮化原位生成氮化硅纳米线，起到增强多孔陶瓷力学性能的作用；具体过程为：将高纯纳米硅粉、α-氮化硅陶瓷粉、造孔剂、氧化物粉、液体磷酸进行球磨混合，经冷等静压处理，低温热处理后高温烧制，得到高孔隙率（≥40%）、高强度（≥50MPa）的氮化硅纳米线增强的氮化硅多孔陶瓷。本发明设备工艺简单，操作方便，无环境污染，成本低廉，所制备的高孔隙率、高强度的氮化硅纳米线增强氮化硅多孔陶瓷可广泛应用于航空航天和高温烟气过滤等领域。

主权项

一种氮化硅纳米线增强氮化硅多孔陶瓷的方法，其特征是利用造孔剂和磷酸盐粘结作用在较低温度下形成高孔隙率的氮化硅多孔结构，然后在后续高温烧制过程中利用纳米硅粉的氮化生成氮化硅纳米线，该方法包括以下步骤：（1）按质量计，采用纳米硅粉5～40％、α‑氮化硅陶瓷粉料30～50％、造孔剂5～40％、氧化物粉3～10％、液体磷酸5～20％为初始原料，以质量浓度99.7%乙醇为球磨介质混合均匀，得到混合粉料；（2）将混合粉料采用200MPa冷等静压处理，得到成型样品；（3）将成型样品在较低温度下进行热处理，热处理温度为200～700℃，保温时间为1～10小时，使磷酸与氧化物反应形成起粘结作用的磷酸盐，且造孔剂能够充分排除形成高孔隙率的氮化硅多孔结构；（4）将热处理后的产物放置在气氛保护炉中，向炉中通入氮气作为反应气体，按1～10℃/分钟升温速率加热至1000～1500℃后保温1～24小时，使纳米硅粉与氮气反应生成氮化硅纳米线；（5）随炉冷却至室温；经过上述步骤，得到所述的氮化硅纳米线增强氮化硅多孔陶瓷。