铝离子注入Si_3N_4陶瓷的抗氧化性能

摘要

针对高精密氮化硅陶瓷器件的需求,采用金属蒸发真空电弧离子注入机进行金属Al+3注入Si3N4,并对其抗氧化性能进行了研究。注入能量为40keV,注入剂量分别为5×1016ion/cm2和2×1017ion/cm2。在1200℃,长达77h,对Si3N4的循环氧化行为进行了实验研究。用SEM,XRD和EDS等方法对样品进行了观察和分析。结果表明:Al+3注入提高了Si3N4样品的抗氧化性能,氧化质量变化符合抛物线规律。原始Si3N4样品的氧化层较厚,与基体有较明显的分层现象;注入铝的Si3N4试样氧化层较薄和致密,与基体没有明显的分层现象,电子价态分析表明:注入的金属铝形成的氧化铝是提高Si3N4抗氧化性能的主要原因。