半透明Ca²⁺离子掺杂SiAlON复相陶瓷材料的制备方法及其产品

摘要

本发明涉及半透明的Ca2+离子掺杂SiAlON复相陶瓷材料的制备方法及其产品，该方法包括如下步骤：根据通式Cam/2Si12-m-nAlm+nOnN16-n，其中0.8≤m≤1.6，1.0≤n≤2.0的化学计量比选取α-Si3N4、AlN、α-Al2O3和CaCO3，混合，得到混合物A，然后加入混合物B，混合，所述的混合物B为AlN和α-Si3N4的混合物，其中：混合物B的重量为混合物A重量的10~40wt%，混合物B中α-Si3N4与AlN的重量比为0~5∶1；球磨干燥，过100目筛，采用热压烧结或放电等离子烧结法烧结，得到烧结体；切割、研磨、抛光至镜面，得到半透明的Ca2+离子掺杂SiAlON复相陶瓷材料。其可采用热放电等离子烧结，亦可采用热压烧结，烧结工艺简单，可重复性强，适用广泛，烧结温度低，制备的致密半透明Ca2+稳定SiAlON复相陶瓷材料具有优良的红外透过性能与断裂韧性。

主权项

半透明Ca2+掺杂SiAlON复相陶瓷材料的制备方法，其特征在于它包括如下步骤：(1) 根据通式Cam/2Si12‑m‑nAlm+nOnN16‑n，其中0.8≤m≤1.6，1.0≤n≤2.0的化学计量比选取α‑Si3N4、AlN、α‑Al2O3和CaCO3，混合，得到混合物A，然后加入混合物B，混合，所述的混合物B为AlN和α‑Si3N4的混合物，其中：混合物B的重量为混合物A重量的10~40 wt%，混合物B中α‑Si3N4与AlN的重量比为0~5：1；(2) 将步骤（1）得到的混合物以无水乙醇为分散介质，球磨至少24小时，得浆料；(3) 将步骤(2)得到的浆料旋转蒸发干燥，然后真空干燥至少24h，研磨，过100目筛，得到筛下物；(4) 将步骤(3)过筛后的筛下物采用热压烧结或放电等离子烧结法进行烧结，所述的热压烧结是将筛下物放入热压烧结炉中，在烧结压力不小于30MPa和N2保护下，以5~30℃/min的升温速率升温至950~1050℃保温10~60min，然后以5~20℃/min的升温速率升温至1600~1850℃烧结0.5~2小时，随炉冷却，得到烧结体；所述的放电等离子烧结是将筛下物放入放电等离子烧结炉中，在烧结压力不小于30MPa和N2保护下，以50~500℃/min的升温速率升温至950~1050℃保温1~2min，然后以50~500℃/min的升温速率升温至1600~1850℃，烧结0~20min，随炉冷却，得到烧结体；(5) 将步骤(4)得到的烧结体切割、研磨、抛光至镜面，得到半透明的Ca2+离子掺杂SiAlON复相陶瓷材料。