Y_2O_3-Al_2O_3含量对Si_3N_4陶瓷相组成、致密化、显微结构和力学性能的影响

摘要

以α-Si_3N_4粉为原料,通过添加不同含量的Y_2O_3-Al_2O_3烧结助剂(6wt%、8wt%和10wt%),在1800℃下采用热压烧结制备了Si_3N_4陶瓷,研究了Y_2O_3-Al_2O_3含量对Si_3N_4陶瓷的物相、致密度、显微结构与力学性能的影响,结果表明:添加6wt%的Y_2O_3-Al_2O_3助剂即可获得高致密的Si_3N_4陶瓷,继续增加助剂含量对Si_3N_4陶瓷的致密度影响不大,但是显著影响α-Si_3N_4相和β-Si_3N_4相的含量,较高的Y_2O_3-Al_2O_3助剂含量有利于α-Si_3N_4转化为β-Si_3N_4。不依赖于Y_2O_3-Al_2O_3助剂含量,Si_3N_4陶瓷均包含细小的等轴晶粒和大尺寸的棒状晶粒,呈现双峰结构,但是Y_2O_3-Al_2O_3助剂含量增加到10wt%时,可以显著增加棒状晶粒的数量,形成更显著的双峰结构。基于当前研究,发现加入低含量的Y_2O_3-Al_2O_3助剂(6wt%),可以获得高硬度高强度的Si_3N_4陶瓷,而引入高含量的Y_2O_3-Al_2O_3助剂(10wt%),则可以获得高韧性高强度的Si_3N_4陶瓷。