自增韧RE-α-sialon陶瓷的微观结构与力学性能

摘要

选用不同离子尺寸的稀土氧化物单一或复合掺杂α-sialon陶瓷,系统研究了陶瓷的相组成、晶粒形貌、微观结构以及力学性能与稀土元素的类型的关系。结果表明:小尺寸Yb3+稳定的α-sialon陶瓷完全由等轴α-sialon相构成;当尺寸略大的Y3+部分替代或全部替代Yb3+时,出现长棒状晶粒,在三角晶界处出现少量晶间相,并在晶粒间存在连续的薄非晶膜。在大尺寸稀土离子(Sm3+,Nd3+)稳定的陶瓷中存在块状晶间相M'(RE2Si3–xAlxO3+xN4–x,RE代表稀土元素),在Nd-α-sialon中,还含有少量β-sialon相,使Nd-α-sialon材料的硬度略有下降,晶粒尺寸存在双峰分布使断裂韧性较高。Yb-和Dy-α-sialon晶粒尺寸为正态分布使韧性较低,Yb和Y复合掺杂可改善Yb-α-sialon的韧性。