氮化硅陶瓷的无压烧结工艺优化及性能研究

摘要

以α-Si_3N_4为原料,Y_2O_3和MgO为复合烧结助剂,通过无压烧结制备出氮化硅陶瓷。为了优化实验配方和工艺参数,采用正交实验研究了成型压力、保压时间、保温时间、烧结温度、烧结助剂含量以及配比对氮化硅陶瓷气孔率和抗弯强度的影响规律。结果表明,影响氮化硅陶瓷气孔率的主要因素是烧结助剂含量和配比,而影响其抗弯强度的主要因素是烧结助剂配比和烧结温度。经分析得出,最佳工艺参数为成型压力16 MPa,保压时间120 s,保温时间2 h,烧结温度1750℃,烧结助剂含量12wt%,烧结助剂配比1∶1;经最佳工艺烧结后的氮化硅陶瓷,相对密度为94.53%,气孔率为1.09%,抗弯强度为410.73 MPa。