一种高性能大尺寸氮化硅陶瓷球及其制备方法和应用与流程

本发明涉及氮化硅陶瓷球，具体涉及一种高性能大尺寸氮化硅陶瓷球及其制备方法和应用。

背景技术：

1、氮化硅陶瓷具有低密度、高强度、耐腐蚀、长寿命等优异性能，被誉为“全能陶瓷”“黑色陶瓷钢”。与传统钢制球相比，氮化硅陶瓷球具有自润滑，耐高温、无磁绝缘等特性，在风力发电机轴承中占有重要地位。然而，目前现有的氮化硅陶瓷球的力学性能不佳，应用受限。

技术实现思路

1、鉴于此，本发明的目的在于提供一种高性能大尺寸氮化硅陶瓷球。本发明所述的高性能大尺寸氮化硅陶瓷球的力学性能优异。

2、为了实现上述发明目的，本发明提供了一种高性能大尺寸氮化硅陶瓷球，包括以下重量份数的制备原料：

3、

4、本发明还提供了上述所述的高性能大尺寸氮化硅陶瓷球的制备方法，包括以下步骤：

5、将硅粉、tic和氮化硅进行在无水乙醇介质中依次进行低速球磨和高速球磨，得到第一混合料；低速球磨的转速为50～100rpm，所述高速球磨的转速为300～400rpm；

6、将所述第一混合料和mgo、ceo2和y2o3进行混合，进行高速球磨，得到第二混合料；

7、将所述第二混合料依次进行干燥和压制成型，得到球坯；

8、将所述球坯进行烧结和冷却，得到所述氮化硅陶瓷球。

9、优选地，所述烧结的程序为：将球坯放入模具中，在保护气氛下依次进行第一烧结、第二烧结、第三烧结和第四烧结；

10、所述第一烧结的温度为1400～1450℃，升温至第一烧结温度的升温速率为5～10℃/min；保温时间为3～4h；

11、所述第二烧结的温度为1500～1600℃，升温至第二烧结温度的升温速率为10～15℃/min；保温时间为2～3h；

12、所述第三烧结的温度为1650～1750℃，升温至第三烧结温度的升温速率为10～15℃/min；保温时间为3～4h；

13、所述第四烧结的温度为1800～1850℃，升温至第四烧结温度的升温速率为10～12℃/min；保温时间为7～8h。

14、优选地，所述冷却的步骤为：从1800～1850℃以冷却速率5～8℃/min冷却至1400℃后，随炉冷却至室温。

15、优选地，所述压制成型的压力为200～300mpa。

16、优选地，所述低速球磨的时间为15～20h，所述高速球磨的时间为5～10h，低速球磨过程中，每球磨1h，停止10～20min。

17、优选地，所述硅粉的粒径为700～900nm，所述tic的粒径为1～1.5μm；所述氮化硅的粒径小于1.5μm。

18、本发明还提供了上述所述高性能大尺寸氮化硅陶瓷球或上述所述的制备方法制备得到的高性能大尺寸氮化硅陶瓷球在风力发电机轴承中的应用。

19、本发明提供了一种高性能大尺寸氮化硅陶瓷球，其特征在于，包括以下重量份数的制备原料：硅粉10～15份；氮化硅90～100份；所述氮化硅粉体中α相氮化硅的质量含量为95～99％；mgo 3～4份；ceo2 1～1.5份；y2o30.5～1份；tic 1份。本发明通过四组分烧结助剂复配，能够有效提高氮化硅陶瓷材料的致密程度，进而提升其力学性能。

技术特征：

1.一种高性能大尺寸氮化硅陶瓷球，其特征在于，包括以下重量份数的制备原料：

2.权利要求1所述的高性能大尺寸氮化硅陶瓷球的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述烧结的程序为：将球坯放入模具中，在保护气氛下依次进行第一烧结、第二烧结、第三烧结和第四烧结；

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述冷却的步骤为：从1800～1850℃以冷却速率5～8℃/min冷却至1400℃后，随炉冷却至室温。

5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述压制成型的压力为200～300mpa。

6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述低速球磨的时间为15～20h，所述高速球磨的时间为5～10h，低速球磨过程中，每球磨1h，停止10～20min。

7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述硅粉的粒径为700～900nm，所述tic的粒径为1～1.5μm；所述氮化硅的粒径小于1.5μm。

8.权利要求1所述的高性能大尺寸氮化硅陶瓷球或权利要求2～7任一项所述的制备方法制备得到的高性能大尺寸氮化硅陶瓷球在风力发电机轴承中的应用。

技术总结
本发明涉及氮化硅陶瓷球技术领域，具体涉及一种高性能大尺寸氮化硅陶瓷球及其制备方法和应用。本发明提供了一种高性能大尺寸氮化硅陶瓷球，包括以下重量份数的制备原料：硅粉10～15份；氮化硅90～100份；所述氮化硅粉体中α相氮化硅的质量含量为95～99％；MgO 3～4份；CeO21～1.5份；Y2O30.5～1份；TiC 1份。本发明通过四组分烧结助剂复配，能够有效提高氮化硅陶瓷材料的致密程度，进而提升其力学性能。

技术研发人员：刘海元,朱福林,汤娜,文金桃,苏东方
受保护的技术使用者：衡阳凯新特种材料科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/12