微波燒結(jié)多機制增韌Si3N4陶瓷性能研究.pdf

1、新型陶瓷復(fù)合材料中Si3N4陶瓷因其低密度、高比強、抗沖擊、抗熱震、耐腐蝕、耐磨損等優(yōu)良性能，已被廣泛應(yīng)用在耐高溫等領(lǐng)域，但陶瓷本身的韌性不足極大影響了工件的使用壽命。為了改善其斷裂韌性及耐磨性能本課題在原有雙相金屬（Fe-Mo）包覆Si3N4陶瓷復(fù)合材料制備工藝上添加韌性金屬 Al2O3相，并通過微波高溫燒結(jié)促使復(fù)合材料體系中同時存在韌性金屬相，高長徑比的SiAlON晶粒，晶須狀 Si3N4及晶界處耐高溫玻璃析晶相物質(zhì),從而實現(xiàn)在對S

2、i3N4陶瓷耦合協(xié)同增韌的同時進一步提高其耐磨性。本課題研究了微波燒結(jié)條件下材料的相反應(yīng)、組織形貌與力學(xué)性能等,獲得以下創(chuàng)新性研究結(jié)果：
　　1、采用非均相沉淀包覆法制備了金屬 Al2O3相及多金屬Fe-Mo-Al增韌 Si3N4陶瓷粉末的工藝參數(shù)，即 Si3N4懸浮液濃度為30g/L，機械攪拌速度1200 r/min，分散劑懸浮液濃度為10ml/L，溶液的PH最終控制為8.0時，復(fù)合粉末體系非均勻沉淀包覆效果較好。
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3、、研究了微波高溫燒結(jié)下納米金屬Al2O3相及多金屬Fe-Mo-Al增韌Si3N4陶瓷相反應(yīng)與微觀組織結(jié)構(gòu)演變，材料中添加相反應(yīng)生成FeMo、FeSi、MoSi2、FeAl3等化合物，燒結(jié)助劑與基體材料Si3N4反應(yīng)生成的Y-Si-Mg-Al-O-N等，同時晶間玻璃析晶相改善了金屬/陶瓷相界潤濕性，極大促進該材料致密化，同時促使氮化硅發(fā)生固溶反應(yīng)和晶型轉(zhuǎn)變進而生成 SiAlON晶粒，協(xié)同生成的金屬間化合物共同起到協(xié)同增韌氮化硅陶瓷的作用。

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　　3、研究了微波高溫燒結(jié)下金屬 Al2O3相及多金屬 Fe-Mo-Al增韌Si3N4陶瓷性能演變規(guī)律，得到該復(fù)合材料燒結(jié)工藝參數(shù)，即燒結(jié)溫度為1700℃，保溫時間為1h。獲得的力學(xué)性能最大值為：韌性納米金屬Al2O3相包覆Si3N4金屬陶瓷的密度為3.29g/cm3、抗彎強度為1024 MPa、斷裂韌性為7.8 MPa.m1/2、維氏硬度為1550；Fe-Mo-Al增韌Si3N4金屬陶瓷的密度為3.72 g/cm3、抗彎強度為