低温热压制备高硬度、高韧性Si3N4–SiCw–ZrB2陶瓷

摘要：

通常低温热压烧结的Si3N4陶瓷具有较高的硬度和较低的断裂韧性;而高温热压烧结的Si3N4陶瓷具有较低的硬度和较高的断裂韧性.为了获得高硬度、高韧性Si3N4陶瓷,添加20％SiCw(SiC晶须,体积分数)和2.5％ZrB2,在1500℃低温热压制备了Si3N4基陶瓷,开展其相组成、致密度、显微结构和力学性能研究,并与1800℃高温热压烧结Si3N4进行了对比研究.结果表明:SiCw的引入阻碍了Si3N4低温致密化,致密度从97.9％降低到92.9％,Vickers硬度从20.5 GPa降低到16.4 GPa,断裂韧性从2.9 MPa·m1/2增加到3.4 MPa·m1/2.同步引入SiCw和ZrB2,则促进α-Si3N4向β-Si3N4的相变,致密度仍在97.5％,硬度和韧性分别为20.7 GPa和5.1 MPa·m1/2.与低温烧结Si3N4陶瓷相比,Si3N4–SiCw–ZrB2陶瓷的硬度未降低,而韧性大幅提升;与高温烧结Si3N4陶瓷相比,硬度大幅提升.通过结合SiCw、ZrB2以及低温热压,实现了高硬度、高韧性Si3N4基陶瓷的制备,有望进一步推动其在陶瓷结构件领域的应用.

关键词：氮化硅、碳化硅晶须、硼化锆、低温热压烧结、显微结构、力学性能

所属期刊栏目：50

分类号：TQ174.75

资助基金：国家自然科学基金5217020162

在线出版日期：2022-07-01（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共6页

页码：1527-1532