【技術實現步驟摘要】
本申請涉及陶瓷制備，具體涉及一種氮化硅陶瓷材料的制備工藝。
技術介紹
1、陶瓷材料是一種由無機非金屬材料經過高溫燒結而成的固體材料，具有高熔點、高硬度、高耐磨性、電絕緣性、化學穩定性等多種獨特的物理和化學性質。同時還無毒無害，是一種綠色環保材料，在工業、電子、醫療、環保等領域均有廣泛的應用。且隨著科技的發展，陶瓷材料的應用領域還在不斷拓展。
2、在制備氮化硅陶瓷材料的過程中，由于在不同批次的制備過程中，所用到的原料及含量可能不同，造成每次制備過程中保溫時長可能不同，因此需要嚴格控制保溫過程中的保溫時長。保溫時間過長，陶瓷中的氣孔有足夠的時間長大，氣孔的平均孔徑逐漸增大，使部分孔壁逐漸變薄，導致部分氣孔之間連通，造成制備出的氮化硅陶瓷材料性能較差；保溫時間過短，陶瓷中的氣孔尚未完全形成，造成制備出的氮化硅陶瓷材料存在開氣孔率較低的問題。
技術實現思路
1、鑒于以上內容，有必要提供一種氮化硅陶瓷材料的制備工藝，提升氮化硅陶瓷材料性能以及開氣孔率。
2、本申請一個實施例提供了一種氮化硅陶瓷材料的制備工藝，所述工藝包括：
3、s1：將二氧化鈦與羥甲基纖維素溶于丁二醇中，加熱攪拌后得到混合液；將秸稈粉加入混合液中攪拌后進行干燥處理，于氮氣氣氛下進行焙燒，冷卻至室溫，粉磨后得到改性二氧化鈦；
4、s2：將氮化硅粉體、所述改性二氧化鈦以及納米氧化鎂混合均勻得到混合料；
5、s3：將所述混合料加入聚乙二醇溶液中，進行球磨后，將所得漿料烘干
6、s4：將所述坯件在氮氣氣氛下快速升溫到1080℃，再慢速升溫到1380℃，于預設速度下升溫后進行保溫，控制保溫時長，冷卻后得到多孔氮化硅陶瓷材料；
7、所述控制保溫時長的過程為：
8、s401：采集各時刻的爐內坯件所有數據點的輻射強度數據；
9、s402：根據各時刻每個數據點與鄰域數據點的輻射強度數據的差異性，得到每個數據點的區域孔洞熱同步指數，結合聚類算法對所有數據點進行分類，得到各時刻的氣孔擴張因子；
10、s403：根據相鄰時刻的數值變化，對各時刻以及之前連續時刻的氣孔擴張因子進行標記，得到各時刻的熱保溫飽和指數；
11、s404：根據連續時刻的熱保溫飽和指數，控制保溫時長。
12、其中一種實施例中，所述二氧化鈦、所述羥甲基纖維素、所述秸稈粉的質量比為1:0.03~0.06:0.13~0.3。
13、其中一種實施例中，所述進行焙燒的溫度為460~660℃，時長為3.5~5h。
14、其中一種實施例中，所述氮化硅粉體、所述改性二氧化鈦以及納米氧化鎂的質量百分比分別為74%~91%、5%~20%、3%~6%。
15、其中一種實施例中，所述氮化硅粉體的粒徑為0.2～10。
16、其中一種實施例中，所述聚乙二醇溶液的質量濃度為1%~10%，所述進行球磨的時間為3~22h。
17、其中一種實施例中，所述于預設速度下升溫具體為于1℃/min升溫速度升溫至1520~1680℃。
18、其中一種實施例中，所述得到各時刻的氣孔擴張因子，具體步驟包括：
19、對于各時刻，將各數據點與各預設方向上最近的數據點的輻射強度的差值絕對值作為各數據點在各預設方向上的輻射強度差異指數；計算各數據點所述輻射強度差異指數與預設大于零的調參因子的和值的倒數，將數據點在所有方向上所述倒數的求和結果作為數據點的區域孔洞熱同步指數；
20、根據各時刻所有數據點所述區域孔洞熱同步指數對數據點進行聚類；計算各聚類簇中所有數據點所述區域孔洞熱同步指數的均值，記為各聚類簇的中心值；
21、計算各數據點所在聚類簇中數據點的數量與爐內輻射強度數據中所有數據點的數量的比值，記為各數據點的同步占比指數；各數據點的擴張顯著值與所述同步占比指數成遞增關系、與各數據點所在聚類簇的中心值成遞減關系；
22、計算各時刻各數據點的擴張顯著值與區域孔洞熱同步指數的乘積；將各時刻所有數據點所述乘積的和值作為各時刻的氣孔擴張因子。
23、其中一種實施例中，所述得到各時刻的熱保溫飽和指數，具體步驟包括：
24、將各時刻以及之前的預設數量個時刻的氣孔擴張因子所構成的序列記為各時刻的近鄰氣孔擴張因子序列；
25、對于各時刻的近鄰氣孔擴張因子序列，計算各元素與前一元素的差值，將各時刻各元素所述差值的歸一化值，作為各元素的歸一化擴張因子；對各時刻所有元素所述差值采用符號函數組成各時刻的近鄰氣孔擴張因子符號序列；對于各時刻的近鄰氣孔擴張因子符號序列，將各元素之前元素值為1的元素數量與近鄰氣孔擴張因子符號序列的所有元素數量的比值，作為各元素的增長權重；
26、對于各時刻，計算近鄰氣孔擴張因子序列中除最后一個元素外各元素的歸一化擴張因子與近鄰氣孔擴張因子符號序列中對應元素的增長權重的相乘結果，將各時刻所有元素所述相乘結果的和值作為各時刻的熱保溫飽和指數。
27、其中一種實施例中，所述控制保溫時長，具體為：
28、獲取各時刻的熱保溫飽和指數的歸一化結果，若連續設定數值個時刻所述歸一化結果均大于等于預設飽和閾值，結束保溫過程；否則，繼續保溫。
29、本申請至少具有如下有益效果：
30、本申請主要分析陶瓷材料在保溫過程中各時刻所有數據點的輻射強度數據，為后續保溫時長的控制分析提供數據基礎；構建區域孔洞熱同步指數，衡量氣孔與孔壁的熱傳導特征，有效反映爐內氮化硅陶瓷材料局部的溫度均勻程度；構建氣孔擴張因子，分析爐內陶瓷材料整體溫度分布的均勻程度，反映在保溫過程中氮化硅陶瓷材料整體的開氣孔率情況；構建熱保溫飽和指數，分析開氣孔率的變化趨勢，進而判斷是否應當結束保溫過程，解決了氮化硅陶瓷材料在保溫過程中由于保溫時間過長導致孔壁變薄、氣孔之間相互連通，造成制備出的氮化硅陶瓷材料性能較差、開氣孔率較低的問題。
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1.一種氮化硅陶瓷材料的制備工藝，其特征在于，該工藝包括以下步驟：
2.如權利要求1所述的一種氮化硅陶瓷材料的制備工藝，其特征在于，所述二氧化鈦、所述羥甲基纖維素、所述秸稈粉的質量比為1:0.03~0.06:0.13~0.3。
3.如權利要求1所述的一種氮化硅陶瓷材料的制備工藝，其特征在于，所述進行焙燒的溫度為460~660℃，時長為3.5~5h。
4.如權利要求1所述的一種氮化硅陶瓷材料的制備工藝，其特征在于，所述氮化硅粉體、所述改性二氧化鈦以及納米氧化鎂的質量百分比分別為74%~91%、5%~20%、3%~6%。
5.如權利要求1所述的一種氮化硅陶瓷材料的制備工藝，其特征在于，所述氮化硅粉體的粒徑為0.2～10。
6.如權利要求1所述的一種氮化硅陶瓷材料的制備工藝，其特征在于，所述聚乙二醇溶液的質量濃度為1%~10%，所述進行球磨的時間為3~22h。
7.如權利要求1所述的一種氮化硅陶瓷材料的制備工藝，其特征在于，所述于預設速度下升溫具體為于1℃/min升溫速度升溫至1520~1680℃。
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9.如權利要求1所述的一種氮化硅陶瓷材料的制備工藝，其特征在于，所述得到各時刻的熱保溫飽和指數，具體步驟包括：
10.如權利要求1所述的一種氮化硅陶瓷材料的制備工藝，其特征在于，所述控制保溫時長，具體為：
...【技術特征摘要】
1.一種氮化硅陶瓷材料的制備工藝，其特征在于，該工藝包括以下步驟：
2.如權利要求1所述的一種氮化硅陶瓷材料的制備工藝，其特征在于，所述二氧化鈦、所述羥甲基纖維素、所述秸稈粉的質量比為1:0.03~0.06:0.13~0.3。
3.如權利要求1所述的一種氮化硅陶瓷材料的制備工藝，其特征在于，所述進行焙燒的溫度為460~660℃，時長為3.5~5h。
4.如權利要求1所述的一種氮化硅陶瓷材料的制備工藝，其特征在于，所述氮化硅粉體、所述改性二氧化鈦以及納米氧化鎂的質量百分比分別為74%~91%、5%~20%、3%~6%。
5.如權利要求1所述的一種氮化硅陶瓷材料的制備工藝，其特征在于，所述氮化硅粉體的粒徑為0.2～...
【專利技術屬性】
技術研發人員：李聞雷，
申請(專利權)人：斯伯特新材料科技德州有限公司，
類型：發明
國別省市：
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