无压烧结氮化硅陶瓷的力学性能和显微结构

无机材料学报

无压烧结氮化硅陶瓷的力学性能和显微结构

刘学建¹; 黄智勇¹; 黄莉萍¹; 张培志²; 陈晓阳³

1. 中国科学院上海硅酸盐研究所, 上海 200050; 2. 上海材料研究所, 上海 200437; 3. 上海大学上海 200072

收稿日期:2003-09-28 修回日期:2003-11-28 出版日期:2004-11-20 网络出版日期:2004-11-20

Mechanical Properties and Microstructure of Silicon Nitride Ceramics by Pressureless Sintering

LIU Xue-Jian¹; HUANG Zhi-Yong¹; HUANG Li-Ping¹; ZHANG Pei-Zhi²; CHEN Xiao-Yang³

1. Shanghai Institute of Ceramics; Chinese Academy of Sciences; Shanghai 200050; China; 2. Shanghai Institute of Materials; Shanghai 200437, China; 3. Shanghai University; Shanghai 200072; China

Received:2003-09-28 Revised:2003-11-28 Published:2004-11-20 Online:2004-11-20

摘要/Abstract

摘要： 以MgO-Al₂O₃-SiO₂为烧结助剂,借助XRD、SEM、TEM、EDS、HRTEM等手段,研究了无压烧结氮化硅陶瓷材料的力学性能和显微结构,着重探讨了材料制备工艺、力学性能和显微结构之间的关系,通过调整制备工艺改善材料微观结构以提高材料的力学性能.强化球磨混合的试样经1780℃无压烧结3h后,抗折强度高达1.06GPa,洛氏硬度92,显微硬度14.2GPa,断裂韧性6.6MPa·m^0.5.材料由长柱状β-Si₃N₄晶粒组成,晶粒具有较大的长径比,长柱晶的近圆晶粒尺寸0.3-0.8μm,长度3-6μm,长径比约7-10,显微结构均匀.

关键词: 氮化硅, 无压烧结, 力学性能, 显微结构

Abstract: The mechanical properties and microstructure of silicon nitride ceramics with MgO-Al₂O₃-SiO₂ as additives produced by pressless sintering
were investigated by XRD, SEM, TEM, EDS, and HRTEM. The relationship among preparation processing, microstructure, and mechanical properties was
emphatically discussed. Intensifying blend by planetary blender, silicon nitride ceramics sintered at 1780℃ for 3h has an uniform
microstructure with bigger aspect ratio of elongated grains (diameter in 0.3～0.8μm, length in 3～6μm, aspect ratio in 7～10),
flexure strength of 1.06GPa, HRA hardness of 92, H_v hardness of 14.2GPa, and fracture toughness of 6.6 MPa·m^0.5.

Key words: silicon nitride, pressless sintering, mechanical properties, microstructure

中图分类号:

TQ174

刘学建,黄智勇,黄莉萍,张培志,陈晓阳. 无压烧结氮化硅陶瓷的力学性能和显微结构[J]. 无机材料学报.

LIU Xue-Jian,HUANG Zhi-Yong,HUANG Li-Ping,ZHANG Pei-Zhi,CHEN Xiao-Yang. Mechanical Properties and Microstructure of Silicon Nitride Ceramics by Pressureless Sintering[J]. Journal of Inorganic Materials.

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