基于高SiO2含量的Si3N4基陶瓷显微结构与力学性能

摘要：

通过在高纯Si3N4粉中直接加入SiO2粉体,来模拟高氧含量的Si3N4粉体,然后引入三元助剂Al2O3-Y2O3-TiO2,促进致密化.结果表明:当SiO2含量为4.5％(质量分数)时,SiO2主要参与晶界玻璃相的形成,显微结构粗化,长棒状β-Si3N4晶粒的平均直径为(0.99±0.15) μm,硬度、强度和断裂韧性分别为(15.1±0.3) GPa、(468.6±15.6) MPa和(11.0±0.4) MPa·m1/2.当SiO2含量为9％时,除了形成晶界玻璃相,部分SiO2还与Si3N4-和A12O3反应形成O'-Sialon相;通过晶界钉扎效应,O'-Sialon抑制了β-Si3N4晶粒的长大,长棒状-Si3N4晶粒的平均直径为(0.56±0.13)μm,硬度、抗弯强度和断裂韧性分别为(17.1±0.7)GPa、(435.3±65.0) MPa和(11.1±1.0) MPa.m1/2.因此,与含4.5％SiO2粉体制备的Si3N4陶瓷相比,含9％ SiO2粉体制备的Si3N4陶瓷具有更细小的晶粒和更高的硬度.

关键词：氮化硅、二氧化硅、O’-Sialon、显微结构、硬度

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分类号：TB32(工程材料学)

资助基金：广东省引进创新团队计划资助2013G061:国家自然科学基金-广东省联合基金重点项目U1401247

在线出版日期：2017-01-11（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共5页

页码：1713-1717