Al2O3–RE2O3（RE=Lu,Y,Gd,La）烧结助剂对Si3N4陶瓷结构和性能的影响

摘要

以α-Si3N4粉末为原料、Al2O3–RE2O3(RE=Lu,Y,Gd和La)为烧结助剂,在1 800℃压烧结制备氮化硅陶瓷,研究了不同烧结助剂对材料的相组成、微观结构和力学性能的影响。结果表明:样品中α-Si3N4完全转化为β-Si3N4,所形成的长柱状晶粒生长发育良好。随着稀土阳离子半径的增大,材料的相对密度和力学性能呈增加趋势,其中Si3N4–Al2O3–Gd2O3的抗弯强度和断裂韧性分别达到860 MPa和7.2 MPa·m^1/2。由于稀土离子对烧结液相黏度的影响,Si3N4–Al2O3–Lu2O3和Si3N4–Al2O3–Y2O3中出现了晶粒异常长大的现象,而Si3N4–Al2O3–La2O3的基体与柱状晶粒界面结合较大导致材料力学性能降低。