一种具有球形孔结构的多孔氮化硅陶瓷材料的制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种具有球形孔结构的多孔氮化硅陶瓷材料的制备方法，首先制备出氮化硅粉和单分散的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)球形造孔剂均匀混合的稳定浆料，采用喷雾干燥工艺制备出流动性好形状规则的微球粉体(氮化硅粉和/球形造孔剂均匀分散在这种微球中)，以这种粉体为原料采用直接冷等静压工艺制备出密度均匀的坯体，随后通过优化的排胶工艺完全去除造孔剂等有机物，并在氮气压力气氛下进行烧结，最终得到完整无裂纹的多孔氮化硅陶瓷材料，通过该方法制备的多孔氮化硅材料具有空间均匀分布且尺寸均一的球形孔，抗弯强度高且离散性小。
【专利说明】一种具有球形孔结构的多孔氮化硅陶瓷材料的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种具有球形孔结构的多孔氮化硅陶瓷材料的制备方法，主要用于解决高性能多孔陶瓷工程化制备的问题，属于多孔氮化硅材料工程制备【技术领域】。
【背景技术】
[0002]氮化硅陶瓷材料在高温条件下具有良好的稳定性、力学性能、抗热震性和抗氧化性，且膨胀系数小、化学稳定性高、耐腐蚀，被认为是最有希望的工程陶瓷材料之一。同时氮化硅又具有优异的介电性能，因此在热、力、电综合性能应用方面具有极大的潜力，是理想的新一代高温透波候选材料。
[0003]众所周知，气孔率决定了介电常数的高低。对于天线罩材料来说，为了保证足够低的介电常数，必须制备成较低密度的多孔结构，但是气孔率的增加无疑会极大地影响材料的力学性能。因此，在达到较高气孔率的同时，如何尽可能地提高强度是亟需解决的关键问题。
[0004]有研究表明，在气孔率相同的情况下多孔陶瓷的孔壁越致密则强度越高，即闭孔结构的强度大于开孔结构。另外，从力学的角度考虑，球形气孔被认为是一种理想的形状。因此，制备出类似“空心球”密堆的气孔结构且孔壁致密是提高多孔陶瓷材料强度的重要方向。目前这类材料的制备方法有传统的造孔剂法和新出现的空心球法。传统造孔剂法的缺点是干压时很难使造孔剂分布均勻，气孔形状不规则，严重影响材料的力学性能及其稳定性。空心球法的缺点是一方面空心球的强度很低，成型陶瓷坯体的时候容易破裂，另一方面空心球的尺寸很难控制，且空心球的制备成本较高，工程应用潜力不大。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种具有球形孔结构的多孔氮化硅陶瓷材料的制备方法，该方法制备得到的多孔氮化硅材料为空间均匀分布且尺寸均一的球形孔，抗弯强度高且离散性小，且可操作性强，人工操作比例小，材料性能可由设备保障，适用于高性能多孔氮化硅材料工程制备领域。
[0006]本发明的上述目的主要是通过如下技术方案予以实现的:
[0007]一种具有球形孔结构的多孔氮化硅陶瓷材料的制备方法，包括如下步骤:
[0008]步骤(一)、将氮化硅粉、烧结助剂、造孔剂、润滑剂和分散剂混合均匀，制备得到水基浆料，所述水基浆料的固含量为15?50% ;其中烧结助剂为Y203、A1203、S12和MgO ；造孔剂为单分散的聚甲基丙烯酸甲酯微球；润滑剂为聚乙二醇，分子量为1000?20000 ；
[0009]步骤(二)、向所述水基浆料中依次加入粘结剂和水性消泡剂，并混合均匀，所述粘结剂为聚乙烯醇PVA水溶液，PVA水溶液的质量浓度为5?30% ;
[0010]步骤(三)、对步骤(二)得到的水基浆料进行喷雾干燥，喷雾干燥的同时对水基衆料进行缓慢搅拌，搅拌速度为10?60r/min ；
[0011]步骤(四)、将喷雾干燥得到的粉体装入模具中进行冷等静压成型；
[0012]步骤(五)、对成型后的坯体进行排胶，排胶气氛为流通空气，升温至290°C?310°C保温2?1h ;从290°C?310°C缓慢升温至345°C?355°C，升温速率5?20°C /h,升温到345°C?355°C保温2?1h ;从345°C?355°C以5?50°C /h的速率升温到440°C?460°C，并保温5?1h ;随后升温至700?800°C去除残碳；
[0013]步骤(六)、排胶后的坯体在氮气压力气氛下烧结。
[0014]在上述具有球形孔结构的多孔氮化硅陶瓷材料的制备方法中，步骤(一)中加入的烧结助剂Y203、Al203、Si02和MgO的质量分别为氮化硅粉质量的0.5?10%、0.1?5%、I ?10%和 0.2 ?5%。
[0015]在上述具有球形孔结构的多孔氮化硅陶瓷材料的制备方法中，步骤(一)中加入的造孔剂与氮化硅粉质量比介于1:0.6?1:24之间；加入的润滑剂的质量为氮化硅粉质量的0.2?2% ;水基浆料的制备方法采用滚筒球磨，球磨时间为12?48h。
[0016]在上述具有球形孔结构的多孔氮化硅陶瓷材料的制备方法中，步骤(二)中加入的PVA水溶液的质量为氮化硅粉质量的0.5?5% ;加入的水性消泡剂的质量为水基浆料质量的0.02?0.2% ;依次加入粘结剂和水性消泡剂后，再次球磨，球磨时间为0.2?2h。
[0017]在上述具有球形孔结构的多孔氮化硅陶瓷材料的制备方法中，步骤(四)冷等静压成型过程中压力为200?700MPa，保压时间为20?60min。
[0018]在上述具有球形孔结构的多孔氮化硅陶瓷材料的制备方法中，步骤(五)中排胶工艺条件为:升温至300°C保温2?1h ;从300°C缓慢升温至350°C，升温速率5?20°C /h,升温到350°C保温2?1h ;从350°C以5?50°C /h的速率升温到450°C并保温5?10h，随后升温至700?800°C去除残碳。
[0019]在上述具有球形孔结构的多孔氮化硅陶瓷材料的制备方法中，对于高度或长度为600?1500mm,外径为10?600mm的圆柱或圆锥形还体,排胶工艺条件为:升温至300°C保温5?1h ;从300°C缓慢升温至350°C，升温速率5?20°C /h,升温到350°C保温5?1h ;从350°C以5?50°C /h的速率升温到450°C并保温5?1h ;随后升温至700?800°C去除残碳，保温时间为2h?10h。
[0020]在上述具有球形孔结构的多孔氮化硅陶瓷材料的制备方法中，步骤(六)中氮气气压烧结的工艺条件为:200?500°C通入氮气，气压为0.1?2MPa，1440°C?1460°C以下升温速率为120?300°C /h ;随后，在1440°C?1460°C保温0.2?5h ;随后以30?300°C /h的速率升温至1600?1900°C烧结0.5?3h。
[0021]在上述具有球形孔结构的多孔氮化硅陶瓷材料的制备方法中，氮气气压烧结的工艺条件为:200?500°C通入氮气，气压为0.1?2MPa，1450°C以下升温速率为120?3000C /h ;随后，在1450°C保温0.2?5h ;随后以30?300°C /h的速率升温至1600?1900。。烧结 0.5 ?3h。
[0022]在上述具有球形孔结构的多孔氮化硅陶瓷材料的制备方法中，对于高度或长度为600?1500mm,外径为10?600mm的圆柱或圆锥形还体，氮气气压烧结的工艺条件为:200?500°C通入氮气，气压为0.1?2MPa，1450°C以下升温速率为120?300°C /h ;随后，在1450°C保温I?5h ;随后以30?120°C /h的速率升温至1600?1900°C烧结0.5?3h。
[0023]本发明与现有技术相比具有如下有益效果:
[0024](I)、本发明首先制备出氮化硅粉和单分散的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)球形造孔剂均匀混合的稳定浆料，采用喷雾干燥工艺制备出流动性好形状规则的微球粉体(氮化硅粉和/球形造孔剂均匀分散在这种微球中)，以这种粉体为原料采用直接冷等静压工艺制备出密度均匀的坯体，随后通过优化的排胶工艺完全去除造孔剂等有机物，并在氮气压力气氛下进行烧结，最终得到完整无裂纹的多孔氮化硅陶瓷材料，通过该方法制备的多孔氮化硅材料具有空间均匀分布且尺寸均一的球形孔，抗弯强度高且离散性小；
[0025](2)、本发明方法省去了制备空心球的繁琐工艺，直接在陶瓷基体中原位生成“空心球”结构，简单经济，具有广阔的应用前景，且该方法可操作性强，人工操作比例小，材料性能可由设备保障，适合用于多孔氮化硅材料工程制备领域，可通过冷等静压模具的设计制备出多种形状和尺寸的氮化硅陶瓷材料，也可推广至其他陶瓷材料的工程制备领域；
[0026](3)、本发明采用单分散聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)微球做造孔剂，得到了力学性能优异的球形孔结构，该造孔剂为完美的球形，尺寸均一，表面光洁度高，造孔剂密度为
1.2g/cm3,与水的密度较为接近，制备的浆料较为稳定，不易沉降，该微球表面光滑，不仅可起到造孔剂的作用，在制备浆料的时候还起到润滑的作用，可有效提高浆料流动性，且在后续冷等静压过程中也可起到润滑的作用，提高坯体密度及其均匀性，减少坯体内应力；
[0027](4)、本发明通过大量试验对胚体的排胶工艺条件进行了优化设计，有效降低了坯体内部应力，避免产生裂纹或缺陷，特别解决了大尺寸坯体(例如高度100m直径300mm的锥形坯体)排胶时很容易开裂的问题，得到了完整无裂纹的大尺寸坯体；
[0028](5)、本发明通过大量试验对排胶后的坯体在氮气压力气氛下进行烧结的工艺条件进行了优化设计，有效减小内应力，避免大尺寸坯体开裂，大量试验表明升温过程中在1450°C (氮化硅相变点附近)进行保温，可以有效减小内应力，避免大尺寸坯体开裂，最终得到的氮化硅材料具有近似球形孔结构，气孔率介于20?60%之间；
[0029]￠)、本发明方法可通过冷等静压模具的设计制备出多种形状和尺寸的氮化硅陶瓷材料，目前已制备出高度达1500m直径500mm的多孔氮化硅材料。
【专利附图】
【附图说明】
[0030]图1为本发明制备方法流程图；
[0031]图2为本发明实施例1中氮化硅粉体和造孔剂混合后喷雾干燥造粒后的粉体形貌；
[0032]图3为本发明实施例1中材料内部球形孔的电镜照片I ;
[0033]图4为本发明实施例1中材料内部球形孔的电镜照片2 ；
[0034]图5为本发明实施例2中氮化硅粉体和造孔剂混合后喷雾干燥造粒后的粉体形貌
1;
[0035]图6为本发明实施例2中氮化硅粉体和造孔剂混合后喷雾干燥造粒后的粉体形貌
2；
[0036]图7为本发明实施例2中材料内部球形孔的电镜照片。
【具体实施方式】
[0037]下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述:
[0038]本发明首先制备出氮化硅粉和单分散PMMA球形造孔剂均匀混合的稳定浆料，采用喷雾干燥工艺制备出流动性好形状规则的微球粉体(氮化硅粉和/球形造孔剂均匀分散在这种微球中)，以这种粉体为原料采用冷等静压工艺制备出密度均匀的坯体，随后通过优化的排胶工艺完全去除造孔剂等有机物，并在氮气压力气氛下进行烧结，最终得到完整无裂纹的多孔氮化硅陶瓷材料。制备流程图如图1所示，具体制备过程包括如下步骤:
[0039]步骤(一)、将氮化硅粉、烧结助剂、造孔剂、润滑剂和分散剂混合均匀，制备得到水基浆料，所述水基浆料的固含量为15?5(^01<%;其中烧结助剂为￥20341203、5102和1%0 ；加入的烧结助剂Y203、A1203、S12和MgO的质量分别为氮化硅粉质量的0.5?10%、0.1?5%Λ ?10%和 0.2 ?5%。
[0040]造孔剂为单分散的聚甲基丙烯酸甲酯微球；加入的造孔剂与氮化硅粉质量比介于1:0.6?1:24之间。润滑剂为聚乙二醇，分子量为1000?20000 ;加入的润滑剂的质量为氮化硅粉质量的0.2?2%。分散剂采用ΒΥΚ2012，加入质量为氮化硅粉质量的0.5?3%。
[0041]水基浆料的制备方法采用滚筒球磨，球磨时间为12?48h。
[0042]步骤(二)、向所述水基浆料中依次加入粘结剂和水性消泡剂，并混合均匀，再次球磨，球磨时间为0.2?2h。所述粘结剂为聚乙烯醇PVA水溶液，PVA水溶液的质量浓度为5?30%，加入的PVA水溶液的质量为氮化硅粉质量的0.5?5%。加入的水性消泡剂的质量为水基浆料质量的0.02?0.2%。
[0043]步骤(三)、对步骤(二 )得到的水基浆料进行喷雾干燥，喷雾干燥的同时对水基衆料进行缓慢搅拌，搅拌速度为10?60r/min ；
[0044]步骤(四)、将喷雾干燥得到的粉体装入模具中进行冷等静压成型；冷等静压成型过程中压力为200?700MPa，保压时间为20?60min。
[0045]步骤(五)、对成型后的坯体进行排胶，排胶气氛为流通空气，升温至290°C?310°C保温2?1h ;从290°C?310°C缓慢升温至345°C?355°C，升温速率5?20°C /h,升温到345°C?355°C保温2?1h ;从345°C?355°C以5?50°C /h的速率升温到440°C?460°C，并保温5?1h ;随后升温至700?800°C去除残碳；
[0046]优选的排胶工艺条件为:升温至300°C保温2?10h，对于Im量级坯体，保温时间为5?1h ;从300°C缓慢升温至350°C，升温速率5?20°C /h,升温到350°C保温2?10h，对于Im量级坯体，保温时间为5h?10h。从350°C以5?50°C /h的速率升温到450°C附近并保温5?10h。随后升温至700?800°C完全去除残碳，对于Im量级坯体，保温时间为2h ?1h0
[0047]步骤(六)、排胶后的坯体在氮气压力气氛下烧结。氮气气压烧结的工艺条件为:200?500°C通入氮气，气压为0.1?2MPa，1440°C?1460°C以下升温速率为120?300°C /h ;随后，在1440°C?1460°C保温0.2?5h ;随后以30?300°C /h的速率升温至1600?1900。。烧结 0.5 ?3h。
[0048]优选的烧结工艺条件为:200?500°C通入氮气，气压为0.1?2MPa，1450°C以下升温速率为120?300°C /h ;随后，在1450°C保温0.2?5h，对于Im量级坯体，保温时间为I?5h ;随后以30?300°C /h的速率升温至1600?1900°C烧结0.5?3h，对于Im量级坯体，升温速率应为30?120°C /h。
[0049]上述Im量级还体指高度或长度为600?1500mm,外径为10?600mm的圆柱或圆锥形坯体，以及尺寸类似的其他形状坯体。
[0050]本发明制备方法的设计思路如下:
[0051]一、为得到力学性能较好的球形孔结构，采用单分散聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)微球做造孔剂，该造孔剂为完美的球形，尺寸均一，表面光洁度高。造孔剂密度为1.2g/cm3,与水的密度较为接近，制备的浆料较为稳定，不易沉降。该微球表面光滑，不仅可起到造孔剂的作用，在制备浆料的时候还起到润滑的作用，可有效提高浆料流动性，且在后续冷等静压过程中也可起到润滑的作用，提高坯体密度及其均匀性，减少坯体内应力。
[0052]二、浆料中包括氮化硅粉、烧结助剂、PMMA微球造孔剂、分散剂(BYK系列)、粘结剂(PVA)、润滑剂(PEG)、水性消泡剂等。PVA很容易使浆料起泡，因此为避免起泡，PVA须预先配置好，且应先把浆料球磨一段时间，然后再加入PVA和少量水性消泡剂进行短时间球磨。喷雾干燥时为避免浆料沉降对成分均匀性的影响，一边缓慢搅拌浆料，一边抽取浆料喷雾。经喷雾干燥后可形成形状规则的微球。微球直径均为数十微米，形状规整，球体完整。由这种微球组成的粉体流动性非常好，冷等静压后的坯体密度均匀好。把制得的粉体装入胶套中，经过振实和充气后，直接冷等静压成型得到完整的坯体。Im量级大尺寸坯体的密度均匀，波动范围在±0.01g/cm3以内。
[0053]三、坯体的排胶工艺是关键步骤之一。好的排胶工艺可有效降低坯体内部应力，避免产生裂纹或缺陷。特别是对于大尺寸坯体(例如高度100m直径300mm的锥形坯体)，排胶时很容易开裂。经过长期摸索，最终发现有氧气氛下排胶时最易开裂的温度点在300?350°C范围内，因此，在300°C左右尝试进行足够长时间的保温，保温时间一般在2h以上，300°C至350°C缓慢升温，升温速率低于20°C /h,并在350°C左右进行长时间保温，保温时间在2h以上，随后以低于50°C /h的速率升温到450°C附近并进行长时间保温直至有机物完全裂解，随后升温至700?800°C以完全去除残碳。按照这种排胶制度进行排胶，最终得到了完整无裂纹的大尺寸坯体。
[0054]四、排胶后的坯体在氮气压力气氛下于1600?1900°C进行烧结。经过多次尝试，发现升温过程中在1450°C (氮化硅相变点附近)进行保温，可以有效减小内应力，避免大尺寸坯体开裂。最终得到的氮化硅材料具有近似球形孔结构，气孔率介于20?60%之间。材料内部气孔分为两种，一种是造孔剂留下的球形气孔，与造孔剂尺寸相近，因材料烧结收缩，比造孔剂尺寸略小；另一种则是孔壁中的气孔，为纳米或亚微米尺寸。这种具有较为致密孔壁的结构强度较高，当气孔率为50%时，材料的室温抗弯强度大于150MPa，离散系数(5%。
[0055]五、该方法可通过冷等静压模具的设计制备出多种形状和尺寸的氮化硅陶瓷材料，目前已制备出高度达1500m直径500mm的多孔氮化硅材料。
[0056]实施例1
[0057]称量20Kg 氮化硅粉、100gY203、200Al203、400gSi02、100gMg0、9.4Kg 直径 20 μ m 的PMMA微球、200g聚乙二醇-4000、200gBYK2012，并加入30Kg去离子水，滚筒球磨18h后加入预先配置好的30wt% PVA水溶液200g后搅拌均匀，然后加入水性消泡剂50g，继续球磨lh，随后把浆料移入搅拌桶中，以30r/min的速度搅拌的同时抽取浆料喷雾干燥，得到的粉体装入特制的模具中，进行冷等静压，压力为300MPa，保压30min，得到高度1200mm外径500mm的圆锥形坯体。坯体密度均匀，波动范围在±0.01g/cm3以内。
[0058]如图2所示为本发明实施例1中氮化硅粉体和造孔剂混合后喷雾干燥造粒后的粉体形貌，微球直径介于20?100微米，形状为规则球形。
[0059]把坯体放入带抽风装置的热处理炉中，迅速升温至300°C并保温8h，以10°C /h的速率从300°C升温至350°C并保温为6h，以30°C /h的速率升温到450°C并保温8h，随后升温至800°C保温6h。随后把排胶后的坯体移入氮气气压烧结炉中，升温至300°C通入0.5MPa氮气，以180°C /h的速率升温至1450°C并保温2h，随后以90°C /h的速率升温至1750°C烧结2h。
[0060]最终得到高度1060mm外径450的锥形多孔氮化硅材料。材料的气孔率为50%左右，抗弯强度> 150MPa。如图3、4所示为本发明实施例1中材料内部球形孔的电镜照片，材料具有空间均匀分布且尺寸相近的微米级球形孔结构。
[0061]实施例2
[0062]称量20敁氮化硅粉、15(^￥203、30(^1203、20(^5丨02、20(^]\%0、8.5敁直径54111的PMMA微球、220g聚乙二醇-4000、180gBYK2012，并加入29Kg去离子水，滚筒球磨20h后加入预先配置好的20wt% PVA水溶液300g后搅拌均匀，然后加入水性消泡剂40g，继续球磨0.5h，随后把浆料移入搅拌桶中，以35r/min的速度搅拌的同时抽取浆料喷雾干燥，得到的粉体装入特制的模具中，进行冷等静压，压力为200MPa，保压35min，得到高度100mm外径550mm的圆锥形坯体。坯体密度均匀，波动范围在±0.01g/cm3以内。
[0063]如图5、图6所示为本发明实施例2中氮化硅粉体和造孔剂混合后喷雾干燥造粒后的粉体形貌，微球直径介于20?100微米，形状为规则球形。
[0064]把坯体放入带抽风装置的热处理炉中，迅速升温至300°C并保温6h，以10°C /h的速率从300°C升温至350°C并保温为5h，以30°C /h的速率升温到450°C并保温6h，随后升温至800°C保温5h。随后把排胶后的坯体移入氮气气压烧结炉中，升温至300°C通入0.5MPa氮气，以160°C /h的速率升温至1450°C并保温1.5h，随后以80°C /h的速率升温至1760°C烧结3h。
[0065]最终得到高度880mm外径490的锥形多孔氮化硅材料。材料的气孔率为46%左右，抗弯强度> ISOMPa0如图7所示为本发明实施例2中材料内部球形孔的电镜照片，材料具有空间均匀分布且尺寸均一的微米级球形孔结构。
[0066]以上所述，仅为本发明最佳的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本【技术领域】的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
[0067]本发明说明书中未作详细描述内容属于本领域专业技术人员公知技术。
【权利要求】
1.一种具有球形孔结构的多孔氮化硅陶瓷材料的制备方法，其特征在于:包括如下步骤: 步骤(一)、将氮化硅粉、烧结助剂、造孔剂、润滑剂和分散剂混合均匀，制备得到水基浆料，所述水基浆料的固含量为15?50vol% ;其中烧结助剂为Y203、Al203、Si02和MgO ;造孔剂为单分散的聚甲基丙烯酸甲酯微球；润滑剂为聚乙二醇，分子量为1000?20000 ； 步骤(二)、向所述水基浆料中依次加入粘结剂和水性消泡剂，并混合均匀，所述粘结剂为聚乙烯醇PVA水溶液，PVA水溶液的质量浓度为5?30% ; 步骤(三)、对步骤(二)得到的水基浆料进行喷雾干燥，喷雾干燥的同时对水基浆料进行缓慢搅拌，搅拌速度为10?60r/min ； 步骤(四)、将喷雾干燥得到的粉体装入模具中进行冷等静压成型； 步骤(五)、对成型后的坯体进行排胶，排胶气氛为流通空气，升温至290°C?310°C保温2?1h ;从290°C?310°C缓慢升温至345°C?355°C，升温速率5?20°C /h，升温到.345°C?355°C保温2?1h ;从345°C?355°C以5?50°C /h的速率升温到440 V?460 V，并保温5?1h ;随后升温至700?800°C去除残碳； 步骤(六)、排胶后的坯体在氮气压力气氛下烧结。
2.根据权利要求1所述的一种具有球形孔结构的多孔氮化硅陶瓷材料的制备方法，其特征在于:所述步骤(一)中加入的烧结助剂Y203、Al203、Si02和MgO的质量分别为氮化硅粉质量的0.5?10%、0.I?5%、1?10%和0.2?5%。
3.根据权利要求1所述的一种具有球形孔结构的多孔氮化硅陶瓷材料的制备方法，其特征在于:所述步骤(一)中加入的造孔剂与氮化硅粉质量比介于1:0.6?1:24之间；力口入的润滑剂的质量为氮化硅粉质量的0.2?2% ;水基浆料的制备方法采用滚筒球磨，球磨时间为12?48h。
4.根据权利要求1所述的一种具有球形孔结构的多孔氮化硅陶瓷材料的制备方法，其特征在于:所述步骤(二)中加入的PVA水溶液的质量为氮化娃粉质量的0.5?5%;加入的水性消泡剂的质量为水基浆料质量的0.02?0.2% ;依次加入粘结剂和水性消泡剂后，再次球磨，球磨时间为0.2?2h。
5.根据权利要求1所述的一种具有球形孔结构的多孔氮化硅陶瓷材料的制备方法，其特征在于:所述步骤(四)冷等静压成型过程中压力为200?700MPa，保压时间为20?60mino
6.根据权利要求1所述的一种具有球形孔结构的多孔氮化硅陶瓷材料的制备方法，其特征在于:所述步骤(五)中排胶工艺条件为:升温至300°C保温2?1h ;从300°C缓慢升温至350°C，升温速率5?20°C /h,升温到350°C保温2?1h ;从350°C以5?50°C /h的速率升温到450°C并保温5?10h，随后升温至700?800°C去除残碳。
7.根据权利要求6所述的一种具有球形孔结构的多孔氮化硅陶瓷材料的制备方法，其特征在于:对于高度或长度为600?1500mm,外径为10?600mm的圆柱或圆锥形还体,排胶工艺条件为:升温至300°C保温5?1h ;从300°C缓慢升温至350°C，升温速率5?20°C /h,升温到350°C保温5?1h ;从350°C以5?50°C /h的速率升温到450°C并保温5?1h ;随后升温至700?800°C去除残碳，保温时间为2h?10h。
8.根据权利要求1所述的一种具有球形孔结构的多孔氮化硅陶瓷材料的制备方法，其特征在于:所述步骤(六)中氮气气压烧结的工艺条件为:200?500°C通入氮气，气压为0.1 ?2MPa，1440°C?1460°C 以下升温速率为 120 ?300°C /h ;随后，在 1440°C?1460°C保温0.2?5h ;随后以30?300°C /h的速率升温至1600?1900°C烧结0.5?3h。
9.根据权利要求8所述的一种具有球形孔结构的多孔氮化硅陶瓷材料的制备方法，其特征在于:氮气气压烧结的工艺条件为:200?500°C通入氮气，气压为0.1?2MPa，1450°C以下升温速率为120?300°C /h ;随后，在1450°C保温0.2?5h ;随后以30?300°C /h的速率升温至1600?1900°C烧结0.5?3h。
10.根据权利要求9所述的一种具有球形孔结构的多孔氮化硅陶瓷材料的制备方法，其特征在于:对于高度或长度为600?1500mm,外径为10?600mm的圆柱或圆锥形还体，氮气气压烧结的工艺条件为:200?500°C通入氮气，气压为0.1?2MPa，1450°C以下升温速率为120?300°C /h ;随后，在1450°C保温I?5h ;随后以30?120°C /h的速率升温至.1600 ?1900。。烧结 0.5 ?3h。
【文档编号】C04B35/584GK104326766SQ201410539830
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2014年10月13日 优先权日:2014年10月13日
【发明者】周军, 范锦鹏, 张大海, 张敬义, 孙格靓, 刘晓明 申请人:航天材料及工艺研究所, 中国运载火箭技术研究院