添加納米Al-,2-O-,3-r Si-,3-N-,4-陶瓷材料的制備、結(jié)構(gòu)與性能研究.pdf

1、采用碳管爐中氮?dú)獗Ｗo(hù)下常壓燒結(jié)的方法,以β氮化硅為主相的粉末為原料,以納米氧化鋁為燒結(jié)助劑,分別在1700℃、1650℃、1600℃三個(gè)溫度下,燒結(jié)制備了Al<,2>O<,3>含量不同的氮化硅陶瓷,應(yīng)用X-射線衍射、掃描電鏡、顯微硬度儀等手段,研究了納米Al<,2>O<,3>添加劑對(duì)Si3N4的燒結(jié)、材料的物相、組成和微觀結(jié)構(gòu)及性能的影響.實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:在碳管爐中、氮?dú)獗Ｗo(hù)下進(jìn)行燒結(jié),添加劑為納米Al<,2>O<,3>粉末時(shí),由于納米粉

2、末的高活性、高燒結(jié)驅(qū)動(dòng)力,在1650℃就可使Si<,3>N<,4>完全地?zé)Y(jié),并使其致密度可達(dá)理論密度的96％以上(比其它工藝高6%左右);同時(shí),納米Al<,2>O<,3>地加入大大促進(jìn)了長(zhǎng)柱狀β-Si<,3>N<,4>的生長(zhǎng)和發(fā)育及柱狀晶長(zhǎng)徑比的提高,使微觀結(jié)構(gòu)均勻、細(xì)化,形成了更多力學(xué)性能優(yōu)異的固溶體-Sialon相,減少了不利于陶瓷材料性能的晶間玻璃相,凈化了晶界.這些都大大有利于陶瓷材料性能的提高.在1700℃下燒結(jié)的試樣中,添

3、加8%納米Al<,2>O<,3>時(shí),抗折強(qiáng)度達(dá)到最大值,為720.06MPa;在1650℃下燒結(jié)的試樣中,添加10%納米Al<,2>O<,3>時(shí),β-Si<,3>N<,4>發(fā)育最為完全,形成了大量板晶狀的β-Si<,3>N<,4>結(jié)構(gòu),這一特征使陶瓷的斷裂韌性達(dá)到最大值,為8.61Mpa·m<'1/2>.但是,作為助燒劑,加入的納米Al<,2>O<,3>的含量以6%-12%為宜.當(dāng)其含量<6%時(shí),只檢測(cè)到α-Si<,3>N<,4>和Al