β-Si3N4含量对Y2O3-MgO—α-Si3N4陶瓷性能的影响.pdf

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1、第31卷第5期矿冶工程Vo1．31№52011年10月MININGANDMETALLURGICALENGINEERG0ctober201lp-Si3N4含量对Y2O3-MgO—O(一Si3N4陶瓷性能的影响①李荐，李淳伟，周宏明，黄祖琼，刘凡，李艳芬，杨俊，杨亮(1．中南大学材料科学与工程学院，湖南长沙410083；2．中南大学粉末冶金国家重点实验室，湖南长沙410083)摘要：利用扫描电子显微分析等手段，研究了棒状p—SiN含量对Y0。一MgO一仅一Si，N陶瓷致密度、力学性能和显微结构的影响，确定了pSi3N和—SiN的适宜配

2、比。结果显示：随着B-SiN含量的增加，Y0，一MgO一0【一Si，N陶瓷材料致密度和力学性能均先增加后降低，当B—Si，N含量达到40％时，陶瓷致密度和力学性能同时达到最大，此时致密度为93％，横向断裂强度为583．4MPa，断裂韧性为5．42MPa·ITI。关键词：陶瓷；3-si3N4；Y2O3一MgO一一Si3N4；力学性能；显微组织中图分类号：TQ127．2文献标识码：A文章编号：0253—6099(2011)05—0091—03EffectofI3；-Si3N4ContentonY2O3-MgO-~t-Si3N4Prop

3、ertiesLIJian’，LIChun—wei‘，ZHOUHong—ming，HUANGZu—qiong，LIUFan，LIYan—fen，YANGjun，YANGLiang(1．SchoolofMaterialsScienceandEngineering，CentralSouthUnive~ity，Changsha410083，Hunan，China；2．StateKeyLaboratoryofPowderMetallurgy，CentralSouthUniversity，Changsha410083，Hunan，China)

4、Abstract：Theinfluenceofbar—shaped13一Si3N4contentonthedensity，mechanicalpropertyandmicrostructureofY203一MgO一仅一Si3N4wasresearchedbyusingSMEandothermethods，andthemostappropriateproportionof13一Si3N4toOt—Si3N4wasdetermined．Theresultsshowedthatwiththeincreasingofthecontento

5、fB—Si3N4bothofthedensityandmechanicalpropertyofY203一MgO—OL—Si3N4ceramicmaterialfirstincreased，thendecreased．When13·Si3N4contentachieved40％，thedensityandmechanicalpropertybothreachedtothemaximum，withadensityof93％，transverserupturestrengthof583．4MPaandfracturetoughnesso

6、f5．42MPa·m．Keywords：ceramics；p—Si3N4；Y203一MgO一仪一Si3N4；mechanicalproperty；microstructure20世纪60年代，氮化硅结构陶瓷开始被研究，由—SiN，得到横向断裂强度为768MPa的氮化硅陶瓷于其优良的高抗热震性、抗氧化性以及化学稳定性，使材料；2003年，陈殿营¨等进一步研究得出，在得氮化硅结构材料的应用非常广泛I4J。但是，氮化Ot—SiN粉末中加入8％的柱状0一Si。N，氮化硅陶瓷的硅陶瓷的脆性限制了它的使用范围。为了提高氮化硅韧性从4．0MPa

7、·m提高到6．7MPa·m。目前，陶瓷的韧性，现已相继出现了第二相粒子弥散增韧、晶对于在OL—Si，N中加入棒状p—SiN的系统性研究还须或纤维增韧、ZrO：相变增韧及自增韧等方法5—8J。不是很充分，棒状p—Si。N的加入量对仅一SiN陶瓷的自增韧氮化硅陶瓷因为在烧结过程中能生成柱状的影响还不是很清楚。13一Si，N，而且生成的柱状B．Si，N具有晶须的外形，没本研究以ol—SiN粉末和棒状—sN粉末为主，有晶须在使用过程中的困难，已日益受到人们的青睐，以YO，和MgO为添加剂，对比分析了棒状p—siN含正成为提高氮化硅力学性能

8、的新途径。量对YO，一MgO一仅一Si，N陶瓷力学性能及显微结构的但是，在烧结过程中想制备出分布均匀的柱状影响，得到了棒状p—Si，N和仪一Si，N的适宜配比。13．SiN，必须严格控制合成时添加剂的种类和数量、氮气压力以及烧结温度等。如果在原料中