烧结温度对SPS制备Si3N4导热及力学性能的影响

摘要

以6％ Lu2O3和2％ MgO(质量分数)为烧结助剂,采用放电等离子烧结方法(SPS)制备氮化硅陶瓷材料,研究烧结温度对氮化硅陶瓷的导热及力学性能的影响.结果表明,不同烧结温度下(1600,1700,1800℃)制备的氮化硅陶瓷样品相对密度均达到99％以上.经1600℃烧结后的氮化硅样品同时存在α相及β相.而经1700及1800℃烧结后α相完全转化为β相.随着烧结温度的升高,样品热导率呈增加趋势,可能由晶粒尺寸增大、液相含量减少以及液相在多晶界边缘处形成独立的"玻璃囊"现象导致.而硬度呈降低趋势,这可能由于晶粒尺寸的增大及α相的减少所导致.此外,在误差范围内,烧结温度对制备的氮化硅陶瓷断裂韧性没有显著的影响.在1800℃烧结的氮化硅样品具有较好的综合性能,其热导率、维氏硬度和断裂韧性分别为45.4 W/(m·K),(18.10±0.20) GPa,(7.32±0.14) MPa·m1/2.