本發(fā)明涉及一種用于激光設(shè)備的氮化硅多孔陶瓷的制備方法，屬于特種陶瓷材料技術(shù)領(lǐng)域和激光應(yīng)用領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
激光設(shè)備功率大，發(fā)熱量大，需要采用合適高強(qiáng)度導(dǎo)熱的耐磨、抗氧化、耐腐蝕性能好等高性能材料。氮化硅陶瓷具有強(qiáng)度高、抗熱震穩(wěn)定性好、疲勞韌性高、室溫抗彎強(qiáng)度高、耐磨、抗氧化、耐腐蝕性能好等高性能，已被廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)。
多孔氮化硅是經(jīng)高溫?zé)贫?，體內(nèi)具有相通或閉合氣孔的陶瓷材料，高孔隙率的多孔氮化硅陶瓷通?？梢杂米鞲邷叵碌倪^濾器、催化劑載體、雷達(dá)天線罩等。
采用現(xiàn)有方法制備氮化硅多孔陶瓷時(shí)，產(chǎn)品上經(jīng)常產(chǎn)生裂紋，導(dǎo)致產(chǎn)品報(bào)廢。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種用于激光設(shè)備的氮化硅多孔陶瓷的制備方法，有效減少裂紋的發(fā)生，降低廢品率。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的一種用于激光設(shè)備的氮化硅多孔陶瓷的制備方法，包括以下步驟，按重量份計(jì)，取35～85％氮化硅粉、3～15％碳酸銨、3～15％聚丙烯酸胺、4～10％SiO2、1～5％Al2O3、1～5％MgO、2～10％B2O3和1～5％Li2O作為原料，將原料球磨2～6h，然后加入原料重量5～30倍的水，混合均勻，放入模具中壓制成型，得氮化硅陶瓷坯體，在氮?dú)鈿夥罩徐褵鋮s得到氮化硅多孔陶瓷。
作為改進(jìn)，煅燒過程的溫度按如下程序設(shè)定：
按0.1～3℃/min的升溫速率，在100℃保溫0.3～2h，300℃保溫0.5～5h，600°保溫1～3h，1200～1400℃保溫2～8h。
作為進(jìn)一步改進(jìn)，冷卻過程溫度按如下程序設(shè)定：
按10℃/min的降溫速率，在1100℃保溫2.5h，在800℃保溫1.5h，在500℃保溫3h。
作為改進(jìn)，冷卻過程溫度按如下程序設(shè)定：
按2～10℃/min的降溫速率，在1100℃保溫0.2～3h，在800℃保溫0.5～2h，在500℃保溫0.3～6h。
作為進(jìn)一步改進(jìn)，冷卻過程溫度按如下程序設(shè)定：
按8℃/min的降溫速率，在1100℃保溫3h，在800℃保溫1.5h，在500℃保溫3h。
作為進(jìn)一步改進(jìn)，按重量份計(jì)，原料包括65％氮化硅粉、5％碳酸銨、5％聚丙烯酸胺、10％SiO2、2.5％Al2O3、2.5％MgO、5％B2O3和5％Li2O。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過引入胺/銨系造孔劑(如碳酸銨、聚丙烯酸胺)，通過胺/銨類的高溫分解揮發(fā)，一方面有利于減少原料殘留，減輕雜質(zhì)含量，同時(shí)能在坯體中形成暢通的孔道，有利于氮?dú)獾确磻?yīng)物的滲透，提高氮化反應(yīng)速率；另一方面，通過胺/銨類物質(zhì)低溫分解形成的孔結(jié)構(gòu)可以顯著減少高溫環(huán)境下坯體燒結(jié)過程中體積的收縮率，減少裂紋的發(fā)生，降低廢品率，同時(shí)通過本專利提出的階梯式燒結(jié)制度使部分孔壁單質(zhì)硅會(huì)發(fā)生部分融化現(xiàn)象，通過氮化反應(yīng)固化后可以增強(qiáng)孔壁強(qiáng)度，從而提高產(chǎn)品的強(qiáng)度。
具體實(shí)施方式
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明了，下面通過實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。但是應(yīng)該理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明的范圍。除非另有定義，本文所使用的所有的技術(shù)術(shù)語和科學(xué)術(shù)語與屬于本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員通常理解的含義相同，本文中在本發(fā)明的說明書中所使用的術(shù)語只是為了描述具體的實(shí)施例的目的，不是旨在于限制本發(fā)明。
實(shí)施例一
一種用于激光設(shè)備的氮化硅多孔陶瓷的制備方法，包括以下步驟：
1)按重量份計(jì)，取65％氮化硅粉、5％碳酸銨、5％聚丙烯酸胺、10％SiO2、2.5％Al2O3、2.5％MgO、5％B2O3和5％Li2O作為原料；
2)將原料球磨2h，然后加入原料重量5倍的水，混合均勻，放入模具中壓制成型，得氮化硅陶瓷坯體；
3)在氮?dú)鈿夥罩徐褵?，冷卻得到氮化硅多孔陶瓷，其中，煅燒過程的溫度按如下程序設(shè)定：按0.1℃/min的升溫速率，在100℃保溫0.3h，300℃保溫0.5h，600°保溫1h，1200℃保溫2h；另外，冷卻過程溫度按如下程序設(shè)定：按2℃/min的降溫速率，在1100℃保溫0.2h，在800℃保溫0.5h，在500℃保溫0.3h。
實(shí)施例二
一種用于激光設(shè)備的氮化硅多孔陶瓷的制備方法，包括以下步驟：
1)按重量份計(jì)，取55％氮化硅粉、15％碳酸銨、5％聚丙烯酸胺、10％SiO2、2.5％Al2O3、1％MgO、9％B2O3和2.5％Li2O作為原料；
2)將原料球磨3h，然后加入原料重量10倍的水，混合均勻，放入模具中壓制成型，得氮化硅陶瓷坯體；
3)在氮?dú)鈿夥罩徐褵鋮s得到氮化硅多孔陶瓷，其中，煅燒過程的溫度按如下程序設(shè)定：按1.5℃/min的升溫速率，在100℃保溫1h，300℃保溫2.5～5h，600°保溫2h，1300℃保溫5h；另外，冷卻過程溫度按如下程序設(shè)定：按6℃/min的降溫速率，在1100℃保溫1h，在800℃保溫1h，在500℃保溫2h。
實(shí)施例三
一種用于激光設(shè)備的氮化硅多孔陶瓷的制備方法，包括以下步驟：
1)按重量份計(jì)，取70％氮化硅粉、5％碳酸銨、5％聚丙烯酸胺、5％SiO2、2.5％Al2O3、2.5％MgO、8％B2O3和2％Li2O作為原料；
2)將原料球磨6h，然后加入原料重量30倍的水，混合均勻，放入模具中壓制成型，得氮化硅陶瓷坯體；
3)在氮?dú)鈿夥罩徐褵?，冷卻得到氮化硅多孔陶瓷，其中，煅燒過程的溫度按如下程序設(shè)定：按3℃/min的升溫速率，在100℃保溫2h，300℃保溫5h，600°保溫3h，400℃保溫8h；另外，冷卻過程溫度按如下程序設(shè)定：按10℃/min的降溫速率，在1100℃保溫3h，在800℃保溫2h，在500℃保溫6h。
實(shí)施例四
一種用于激光設(shè)備的氮化硅多孔陶瓷的制備方法，包括以下步驟：
1)按重量份計(jì)，取35％氮化硅粉、15％碳酸銨、15％聚丙烯酸胺、10％SiO2、5％Al2O3、5％MgO、10％B2O3和5％Li2O作為原料；
2)將原料球磨4h，然后加入原料重量20倍的水，混合均勻，放入模具中壓制成型，得氮化硅陶瓷坯體；
3)在氮?dú)鈿夥罩徐褵?，冷卻得到氮化硅多孔陶瓷，其中，煅燒過程的溫度按如下程序設(shè)定：按3℃/min的升溫速率，在100℃保溫2h，300℃保溫0.5h，600°保溫3h，1200℃保溫8h；另外，冷卻過程溫度按如下程序設(shè)定：按8℃/min的降溫速率，在1100℃保溫3h，在800℃保溫1.5h，在500℃保溫3h。
實(shí)施例五
一種用于激光設(shè)備的氮化硅多孔陶瓷的制備方法，包括以下步驟：
1)按重量份計(jì)，取45％氮化硅粉、15％碳酸銨、10％聚丙烯酸胺、10％SiO2、5％Al2O3、5％MgO、5％B2O3和5％Li2O作為原料；
2)將原料球磨2h，然后加入原料重量10倍的水，混合均勻，放入模具中壓制成型，得氮化硅陶瓷坯體；
3)在氮?dú)鈿夥罩徐褵鋮s得到氮化硅多孔陶瓷，其中，煅燒過程的溫度按如下程序設(shè)定：按0.1℃/min的升溫速率，在100℃保溫0.3h，300℃保溫1.5h，600°保溫1.5h，1200℃保溫3h；另外，冷卻過程溫度按如下程序設(shè)定：按6℃/min的降溫速率，在1100℃保溫0.2h，在800℃保溫0.5h，在500℃保溫4.5h。
實(shí)施例六
一種用于激光設(shè)備的氮化硅多孔陶瓷的制備方法，包括以下步驟：
1)按重量份計(jì)，取50％氮化硅粉、10％碳酸銨、5％聚丙烯酸胺、10％SiO2、5％Al2O3、5％MgO、10％B2O3和5％Li2O作為原料；
2)將原料球磨3h，然后加入原料重量15倍的水，混合均勻，放入模具中壓制成型，得氮化硅陶瓷坯體；
3)在氮?dú)鈿夥罩徐褵?，冷卻得到氮化硅多孔陶瓷，其中，煅燒過程的溫度按如下程序設(shè)定：按2.3℃/min的升溫速率，在100℃保溫2h，300℃保溫5h，600°保溫1.3h，1250℃保溫6h；另外，冷卻過程溫度按如下程序設(shè)定：按10℃/min的降溫速率，在1100℃保溫0.4h，在800℃保溫1.52h，在500℃保溫0.6h。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換或改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。