自增韧氮化硅陶瓷的制备与性能研究

• 作者: 豆高雅
• 来源期刊: 陶瓷
• 学科: 工学
• 关键词: 氮化硅陶瓷 断裂韧性 显气孔率 抗弯强度 烧结性能 晶粒长径比
• 年，卷（期）: 2019,（9）
• 所属期刊栏目: 特种陶瓷
• 页码范围: 53-62
• 页数: 10页
• 分类号: TQ174.75
• 字数: 6330字
• 语种: 中文

摘要

氮化硅陶瓷具有优异的物理机械性能和化学性能,被广泛应用于高温、化工、冶金、航空航天等领域.在结构陶瓷中氮化硅陶瓷虽具有相对较高的断裂韧性,但为了进一步拓宽氮化硅陶瓷的运用领域和提高其使用可靠性,改善其断裂韧性一直是该材料研究的重要课题.笔者通过利用氮化硅陶瓷的自增韧技术,使用复合烧结助剂和在氮化硅基体中添加长柱状β-Si3 N4晶种,制备高断裂韧性的氮化硅陶瓷.采用X射线衍射、扫描电镜、阿基米德法、三点抗弯曲强度、单边切口梁法等测试方法对陶瓷的组成、显微结构、显气孔率以及抗弯强度和断裂韧性等进行了分析与表征.首先研究了无压烧结制备氮化硅陶瓷过程中,烧结助剂(Y2 O 3和Al2 O 3)对其烧结性能和力学性能的影响,当Y2 O 3含量为8wt％,Al2 O 3含量为4wt％时,氮化硅陶瓷的相对密度达95％以上,抗弯强度为674 MPa,断裂韧性为6.34 MPa·m1/2.再通过引入La2 O 3提高氮化硅晶粒的长径比,使氮化硅陶瓷的抗弯强度和断裂韧性达到686 MPa和7.42 MPa·m1/2.笔者通过无压烧结工艺,在1750℃制备了长柱状的β-Si3 N4晶种,晶种的平均长度为2.82μm,平均粒径为0.6μm,平均长径比为4.7,着重研究了晶种对氮化硅陶瓷烧结性能和力学性能的影响.氮化硅陶瓷中加入晶种后,其烧结性能和抗弯强度略有降低,但断裂韧性得到了很大的提高;且随着晶种添加量的增加,断裂韧性先升高再降低,掺杂量为2wt％时,断裂韧性达到最大(7.68 MPa·m1/2),提高了20％以上.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	豆高雅		9	2	1.0	1.0