无压烧结氮化硅陶瓷的致密化过程

来源期刊：粉末冶金材料科学与工程2020年第3期

论文作者：刘文勇 李建斌 孙振飞 蒋强国

文章页码：191 - 196

关键词：Si₃N₄陶瓷;无压烧结;收缩;致密化过程;TOM-AC;

摘    要：在陶瓷粉末中添加Al₂O₃-Y₂O₃作为助烧剂,经过干压和冷等静压成形,然后无压烧结制备Si₃N₄陶瓷,通过TOM-AC实时观测烧结过程中Si3N4陶瓷样品的收缩和致密度变化;分析不同温度烧结的陶瓷结构与形貌,并研究Si₃N₄陶瓷的致密化过程。结果表明:1 400℃时α-Si3N4开始转变为β-Si₃N₄,在1 400～1 600℃范围内致密度快速增大,且压坯密度越高,致密化速率越快。烧结温度高于1600℃时,α-Si3N4全部转变为β-Si₃N₄柱状晶,晶粒明显长大,致密化速率降低。压坯密度对最终的烧结致密度影响不大。由此确定最佳烧结工艺为1 650℃与1 800℃分别保温2 h,所得Si₃N₄陶瓷的致密度为98.4%,硬度（HV10）为15.7±0.5 GPa,抗弯强度和断裂韧性分别为1037.3±48.9 MPa和5.8±0.2 MPa·m^1/2。