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1、(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201410597594.9(22)申请日 2014.10.30C04B 35/80(2006.01)C04B 35/582(2006.01)C04B 35/622(2006.01)(71)申请人苏州莱特复合材料有限公司地址 215009 江苏省苏州市高新区火炬路56号(72)发明人刘莉 王爽 刘晓东(74)专利代理机构南京经纬专利商标代理有限公司 32200代理人李纪昌(54) 发明名称一种氮化铝陶瓷复合材料及其制备方法(57) 摘要一种氮化铝陶瓷复合材料及其制备方法,涉及材料技术领域,包括以下质量份数的各个组分:氮化铝35-60份、纳。
2、米氧化铝10-15份、氮化硼6-8份、增强纤维8-15份、纳米氧化钛3-8份、纳米氧化锡3-7份、氧化锆3-6份、钴粉2-5份和稀土氧化物6-12份。一种氮化铝陶瓷复合材料的制备方法,包括称量;研磨;高温固相;冷却。本发明提供的氮化铝陶瓷复合材料,不仅提供了材料的力学和电学性能,而且通过纳米粒子、增强纤维和稀土元素的共同作用,克服了氮化铝在高温下氧化变性的缺陷,有效延长了其适用寿命。(51)Int.Cl.(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书1页 说明书4页(10)申请公布号 CN 104402480 A(43)申请公布日 2015.03.11CN 10440248。
3、0 A1/1页21.一种氮化铝陶瓷复合材料,其特征在于,包括以下质量份数的各个组分:氮化铝35-60份、纳米氧化铝10-15份、氮化硼6-8份、增强纤维8-15份、纳米氧化钛3-8份、纳米氧化锡3-7份、氧化锆3-6份、钴粉2-5份和稀土氧化物6-12份。2.根据权利要求1所述的氮化铝陶瓷复合材料,其特征在于:所述增强纤维为碳纤维、玻璃纤维或碳化硅纤维。3.根据权利要求2所述的氮化铝陶瓷复合材料,其特征在于:所述增强纤维为碳化硅纤维。4.根据权利要求1所述的氮化铝陶瓷复合材料,其特征在于:所述稀土氧化物为氧化钇或氧化镨。5.一种根据权利要求1所述的氮化铝陶瓷复合材料的制备方法,其特征在于,制备。
4、步骤如下:(1)准确称取相应质量份数的各个组分;(2)将各个组分混合均匀后放入球磨机进行研磨,至混合均匀,得到混合粉体;(3)将混合粉体放入高温炉中进行高温高压煅烧,温度1300-1600,压力1.5-5GPa,时间3-9h;(4)煅烧结束后,随炉冷却至室温,取出,即得到氮化铝陶瓷复合材料。6.根据权利要求1所述的氮化铝陶瓷复合材料的制备方法,其特征在于:步骤(3)中煅烧的温度为1350-1500,压力2.5-4.5GPa。权 利 要 求 书CN 104402480 A1/4页3一种氮化铝陶瓷复合材料及其制备方法技术领域0001 本发明属于材料技术领域,特别涉及一种氮化铝陶瓷复合材料及该复合材。
5、料的制备方法。背景技术0002 氮化铝陶瓷是以氮化铝为主晶相的陶瓷材料。氮化铝AIN晶体是以四面体为结构单元的共价键化合物,具有纤锌矿型结构,属六方晶系。由于氮化铝粉末具有粒径小,活性大,的特点,因此制备的氮化铝陶瓷具有优良的导热性能,而且具有:(1)膨胀系数低;(2)强度高;(3)耐高温,耐化学腐蚀;(4)电阻率高,介电损耗小;(5)优良的耐磨性能等特点,但是存在两方面的问题:一是,氮化铝陶瓷的高温抗氧性较差,在大气中容易吸潮、水解而尚失其优良的性能;二是,制备的成本较高,不利于长期使用。0003 鉴于此,现有技术纷纷作出改进,以保证氮化铝优良的性能的同时,降低其成本,提高其高温抗氧化性能。。
6、0004 申请号为201310245044.6的专利文献“一种氮化铝复合陶瓷”,公开了一种氮化铝复合陶瓷,配料:按质量份数,氮化硅3-5份,氧氮化硅10-15份,氮化铝30-50份,二氧化硅20-40份,氧化镁10-20份。经过原料制浆和注射成型干燥烧结过程,制成氮化铝复合陶瓷产品。由此可知,该技术方案是在氮化铝原料基础上,加入氮化硅、氧氮化硅、二氧化硅和氧化镁,以提高复合陶瓷的强度和硬度性能,使之具有良好的耐磨性能和耐化学腐蚀性能,但是氮化铝陶瓷本身即具备优良的性能,加入的组分只是提高了其优势性能,但是对于复合陶瓷的高温抗氧化性能并没有过多关注,该材料并没有有效解决氮化铝的不足之处,因此,不。
7、适合长期使用。0005 发明内容本发明解决的技术问题:针对上述不足,克服现有技术的缺陷,本发明的目的是提供一种氮化铝陶瓷复合材料及其制备方法。0006 本发明的技术方案:一种氮化铝陶瓷复合材料,包括以下质量份数的各个组分:氮化铝35-60份、纳米氧化铝10-15份、氮化硼6-8份、增强纤维8-15份、纳米氧化钛3-8份、纳米氧化锡3-7份、氧化锆3-6份、钴粉2-5份和稀土氧化物6-12份。0007 作为优选,所述增强纤维为碳纤维、玻璃纤维或碳化硅纤维。0008 更优地,所述增强纤维为碳化硅纤维。0009 作为优选,所述稀土氧化物为氧化钇或氧化镨。0010 一种氮化铝陶瓷复合材料的制备方法,制。
8、备步骤如下:(1)准确称取相应质量份数的各个组分;(2)将各个组分混合均匀后放入球磨机进行研磨,至混合均匀,得到混合粉体;(3)将混合粉体放入高温炉中进行高温高压煅烧,温度1300-1600,压力1.5-5GPa,时间3-9h;说 明 书CN 104402480 A2/4页4(4)煅烧结束后,随炉冷却至室温,取出,即得到氮化铝陶瓷复合材料。0011 作为优选,步骤(3)中煅烧的温度为1350-1500,压力2.5-4.5GPa。0012 有益效果:本发明提供的氮化铝陶瓷复合材料,是根据氮化铝陶瓷的特点,既要保持其优良的力学和电学性能,又要通过加入不同的组分,改善材料的高温抗氧化性能,防止材料由。
9、于高温氧化、吸潮造成性能的下降,尽可能的延长其使用寿命。0013 有鉴于此,在组分中,加入了增强纤维,通过增强纤维进一步提高其优势性能,另一方面,加入多种纳米级金属氧化物,纳米金属氧化物在陶瓷中形成的特殊结构,能够保护氮化铝免受氧化的侵蚀,另一方面也能增强陶瓷材料的物理性能,加入的稀土元素能够有效提高材料的综合性能。0014 因此,本发明提供的氮化铝陶瓷复合材料,不仅提供了材料的力学和电学性能,而且通过纳米粒子、增强纤维和稀土元素的共同作用,克服了氮化铝在高温下氧化变性的缺陷,有效延长了其适用寿命。具体实施方式0015 为了进一步理解本发明,下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述,但是应当。
10、理解, 这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点,而不是对本发明权利要求的限制。0016 实施例 1:一种氮化铝陶瓷复合材料,包括以下质量份数的各个组分:氮化铝60份、纳米氧化铝15份、氮化硼8份、碳纤维15份、纳米氧化钛8份、纳米氧化锡7份、氧化锆6份、钴粉5份和氧化钇12份。0017 根据本发明提供的氮化铝陶瓷复合材料的制备方法制备上述复合材料,步骤如下:(1)准确称取相应质量份数的各个组分;(2)将各个组分混合均匀后放入球磨机进行研磨,至混合均匀,得到混合粉体;(3)将混合粉体放入高温炉中进行高温高压煅烧,温度1400,压力4.5GPa,时间5h;(4)煅烧结束后,随炉冷却至室温,取出。
11、,即得到氮化铝陶瓷复合材料。0018 实施例 2:一种氮化铝陶瓷复合材料,包括以下质量份数的各个组分:氮化铝35份、纳米氧化铝10份、氮化硼6份、碳纤维8份、纳米氧化钛3份、纳米氧化锡3份、氧化锆3份、钴粉2份和氧化钇6份。0019 根据本发明提供的氮化铝陶瓷复合材料的制备方法制备上述复合材料,步骤如下:(1)准确称取相应质量份数的各个组分;(2)将各个组分混合均匀后放入球磨机进行研磨,至混合均匀,得到混合粉体;(3)将混合粉体放入高温炉中进行高温高压煅烧,温度1400,压力3.5GPa,时间6h;(4)煅烧结束后,随炉冷却至室温,取出,即得到氮化铝陶瓷复合材料。0020 实施例 3:一种氮化。
12、铝陶瓷复合材料,包括以下质量份数的各个组分:说 明 书CN 104402480 A3/4页5氮化铝45份、纳米氧化铝12份、氮化硼7份、碳化硅纤维12份、纳米氧化钛6份、纳米氧化锡5份、氧化锆5份、钴粉3份和氧化镨11份。0021 根据本发明提供的氮化铝陶瓷复合材料的制备方法制备上述复合材料,步骤如下:(1)准确称取相应质量份数的各个组分;(2)将各个组分混合均匀后放入球磨机进行研磨,至混合均匀,得到混合粉体;(3)将混合粉体放入高温炉中进行高温高压煅烧,温度1400,压力3.5GPa,时间5h;(4)煅烧结束后,随炉冷却至室温,取出,即得到氮化铝陶瓷复合材料。0022 实施例4:一种氮化铝陶。
13、瓷复合材料,包括以下质量份数的各个组分:氮化铝55份、纳米氧化铝12份、氮化硼8份、碳化硅纤维13份、纳米氧化钛5份、纳米氧化锡6份、氧化锆6份、钴粉4份和氧化镨10份。0023 根据本发明提供的氮化铝陶瓷复合材料的制备方法制备上述复合材料,步骤如下:(1)准确称取相应质量份数的各个组分;(2)将各个组分混合均匀后放入球磨机进行研磨,至混合均匀,得到混合粉体;(3)将混合粉体放入高温炉中进行高温高压煅烧,温度1500,压力4.5GPa,时间5h;(4)煅烧结束后,随炉冷却至室温,取出,即得到氮化铝陶瓷复合材料。0024 实施例5:一种氮化铝陶瓷复合材料,包括以下质量份数的各个组分:氮化铝50份。
14、、纳米氧化铝11份、氮化硼7份、碳化硅纤维11份、纳米氧化钛6份、纳米氧化锡7份、氧化锆5份、钴粉5份和氧化钇10份。0025 根据本发明提供的氮化铝陶瓷复合材料的制备方法制备上述复合材料,步骤如下:(1)准确称取相应质量份数的各个组分;(2)将各个组分混合均匀后放入球磨机进行研磨,至混合均匀,得到混合粉体;(3)将混合粉体放入高温炉中进行高温高压煅烧,温度1500,压力3.5GPa,时间6h;(4)煅烧结束后,随炉冷却至室温,取出,即得到氮化铝陶瓷复合材料。0026 申请号为201310245044.6的专利文献“一种氮化铝复合陶瓷”公开的技术方案制备氮化铝复合陶瓷材料,为对照组;将上述实施。
15、例和对照组进行材料性能的测试。0027 (1)氮化铝复合陶瓷材料的力学性能对实施例和对照组的氮化铝复合陶瓷材料进行硬度、强度和韧性的性能测试,结果如表1所示:表1 氮化铝复合陶瓷材料硬度、强度和韧性性能测定说 明 书CN 104402480 A4/4页6由表可知,在硬度性能上,实施例1-5均高于对照组,差异并不明显,其中实施例5硬度最佳;在强度性能上,实施例1-5均高于对照组,有明显差距,其中实施例5性能最优;在断裂韧性性能上,实施例1-5均高于对照组,差距明显,其中实施例3的性能最好。0028 (2)高温抗氧化性能利用静态氧化测试法,在空气中,测试温度1500,测定氮化铝复合陶瓷材料的高温抗。
16、氧化性,结果如表2所示:表2 氮化铝复合陶瓷材料高温抗氧化性能测定项目实施例1实施例2实施例3实施例4实施例5对照组氧化速率(g/10h)0.001 0.001 0.001 0.001 0.001 0.003由上表可知,实施例1-5的氧化速率均小于0.001g/10h,达到优良的高温抗氧化性能,对照组的氧化速率较高,高温抗氧化性能较差。0029 综上所述,本发明提供的氮化铝陶瓷复合材料不仅具有良好的力学性能,而且具有优良的高温抗氧化性能。0030 对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。说 明 书CN 104402480 A。