La2O3含量对气压烧结Si3N4陶瓷耐磨性的影响

摘要

随着Si3N4陶瓷越来越多地成为航天、冶金、机械制造等领域的耐磨关键零部件,高韧性、高耐磨性成为Si3N4陶瓷的关键性能指标,而烧结剂的成分与配比是影响Si3N4陶瓷性能的决定性因素.基于Y2O3-Al2O3烧结助剂体系,通过添加不同含量La2O3,采用气压烧结制备了不同性能的Si3N4陶瓷,分析了烧结助剂La2O3含量对Si3N4陶瓷的显微结构、致密度以及力学性能的影响.研究发现,随着La2O3含量的增加,Si3N4陶瓷的致密度会随之增大,最高可达到99.6±0.12％;而断裂韧性呈现出先升高、后降低的趋势,硬度则呈现先降低、后增加的趋势.当La2O3含量达到4wt.％时,Si3N4陶瓷中生成第二增强相La3Si8O4N11,试样的维氏硬度(HV)达到1590士20,断裂韧性达到5.58±0.11 MPa·m1/2.在法向载荷为30N、滑动频率为3 Hz、滑动距离为4mm的摩擦磨损条件下,磨损率为2.99×10-4 mm3/(N·m).