自增韧氮化硅陶瓷显微结构与力学性能的表征

无机材料学报

自增韧氮化硅陶瓷显微结构与力学性能的表征

曾庆丰; 徐永东; 张立同; 成来飞; 吕杰

西北工业大学凝固技术国家重点实验室西安 710072

收稿日期:2000-12-29 修回日期:2001-02-19 出版日期:2002-01-20 网络出版日期:2002-01-20

Characterization of Microstructure and Mechanical Properties of In-situ Toughened Si₃N₄

ZENG Qing-Feng; XU Yong-Dong; ZHANG Li-Tong; CHENG Lai-Fei; LU Jie

State Key Laboratory of Solidification Processing; Northwestern Polytechnical University; Xi an 710072; China

Received:2000-12-29 Revised:2001-02-19 Published:2002-01-20 Online:2002-01-20

摘要/Abstract

摘要： 运用主成分分析法对自增韧氮化硅陶瓷显微结构与力学性能的表征进行了研究．确定了该材料的显微结构可以用其表征变量的第一主成分一综合结构指标代表．为了获得结构优良的自增韧Ｓｉ_３Ｎ_４陶瓷，需要保证致密（基体晶粒直径ｄ_１小、材料相对密度ρ'高）的基体、长径比ＡＲ_２大、直径均匀（Ｙ_２ × １００小）的增韧相·通过综合结构指标的计算证实了综合结构指标相近的材料具有相近的力学性能二材料的力学性能可以用表征变量的第一、二主成分代表，分别称它们为性能稳定性指标和平均性能指标．前者代表材料受显微结构彼动影响的力学性能－断裂韧性Ｋ_ＩＣ和Ｗｅｉｂｕｌｌ模量ｍ，后者代表材料的平均力学性能一抗弯强度σ_ｆ．

关键词: 自增韧氮化硅, 显微结构, 力学性能, 表征

Abstract: The microstructure and mechanical properties of in-situ toughened Si₃N₄ were studied by principal components analysis. The microstructure can be
characterized by the first principal component of its characterization variables, which intitules complex microstructure index. Compact matrix
with fine grains and uniform large grains with great aspect ration must be ensured in order to get in-situ toughened Si₃N₄ with excellent
microstructure. It has been approved that materials with similar complex microstructure index possessing similar mechanical properties. The mechanical
properties can be characterized by the first and the second principal components of its characterization variables, which intitule mechanical
properties stability index and average mechanical properties index. The former one reflects fracture toughness and Weibull modulus which are
affected by the fluctuation of microstructure; the later one reflects the average mechanical property, namely strength.

Key words: in-situ toughened Si3N4 microstructure, characterization, mechanical property

中图分类号:

TQ174

曾庆丰,徐永东,张立同,成来飞,吕杰. 自增韧氮化硅陶瓷显微结构与力学性能的表征[J]. 无机材料学报.

ZENG Qing-Feng,XU Yong-Dong,ZHANG Li-Tong,CHENG Lai-Fei,LU Jie. Characterization of Microstructure and Mechanical Properties of In-situ Toughened Si₃N₄[J]. Journal of Inorganic Materials.

[1]	陈义, 邱海鹏, 陈明伟, 徐昊, 崔恒. SiC/SiC复合材料基体硼改性方法及其力学性能研究[J]. 无机材料学报, 2025, 40(5): 504-510.
[2]	崔宁, 张玉新, 王鲁杰, 李彤阳, 于源, 汤华国, 乔竹辉. (TiVNbMoW)C_x高熵陶瓷的单相形成过程与碳空位调控[J]. 无机材料学报, 2025, 40(5): 511-520.
[3]	李紫薇, 弓伟露, 崔海峰, 叶丽, 韩伟健, 赵彤. 前驱体法制备(Zr, Hf, Nb, Ta, W)C-SiC复相陶瓷及性能研究[J]. 无机材料学报, 2025, 40(3): 271-280.
[4]	高晨光, 孙晓亮, 陈君, 李达鑫, 陈庆庆, 贾德昌, 周玉. 基于湿法纺丝技术的SiBCN-rGO陶瓷纤维的组织结构、力学和吸波性能[J]. 无机材料学报, 2025, 40(3): 290-296.
[5]	穆浩洁, 张源江, 喻彬, 付秀梅, 周世斌, 李晓东. ZrO₂掺杂Y₂O₃-MgO纳米复相陶瓷的制备及性能研究[J]. 无机材料学报, 2025, 40(3): 281-289.
[6]	李伟, 许志明, 苟燕子, 尹森虎, 余艺平, 王松. SiC纤维烧结陶瓷的制备及其性能研究[J]. 无机材料学报, 2025, 40(2): 177-183.
[7]	范武刚, 曹雄, 周响, 李玲, 赵冠楠, 张兆泉. 8YSZ陶瓷在模拟压水堆水环境中的耐腐蚀性能[J]. 无机材料学报, 2024, 39(7): 803-809.
[8]	王伟明, 王为得, 粟毅, 马青松, 姚冬旭, 曾宇平. 以非氧化物为烧结助剂制备高导热氮化硅陶瓷的研究进展[J]. 无机材料学报, 2024, 39(6): 634-646.
[9]	孙海洋, 季伟, 王为民, 傅正义. TiB-Ti周期序构复合材料设计、制备及性能研究[J]. 无机材料学报, 2024, 39(6): 662-670.
[10]	蔡飞燕, 倪德伟, 董绍明. 高熵碳化物超高温陶瓷的研究进展[J]. 无机材料学报, 2024, 39(6): 591-608.
[11]	刘国昂, 王海龙, 方成, 黄飞龙, 杨欢. B₄C含量对(Ti_0.25Zr_0.25Hf_0.25Ta_0.25)B₂-B₄C陶瓷力学性能及抗氧化性能的影响[J]. 无机材料学报, 2024, 39(6): 697-706.
[12]	粟毅, 史扬帆, 贾成兰, 迟蓬涛, 高扬, 马青松, 陈思安. 浆料浸渍辅助PIP工艺制备C/HfC-SiC复合材料的微观结构及性能研究[J]. 无机材料学报, 2024, 39(6): 726-732.
[13]	李雷, 程群峰. 高性能MXenes纳米复合材料研究进展[J]. 无机材料学报, 2024, 39(2): 153-161.
[14]	刘艳艳, 谢曦, 刘增乾, 张哲峰. MAX相陶瓷增强金属基复合材料: 制备、性能与仿生设计[J]. 无机材料学报, 2024, 39(2): 145-152.
[15]	王博, 蔡德龙, 朱启帅, 李达鑫, 杨治华, 段小明, 李雅楠, 王轩, 贾德昌, 周玉. SrAl₂Si₂O₈增强BN陶瓷的力学性能及抗热震性能[J]. 无机材料学报, 2024, 39(10): 1182-1188.