石家庄铁道大学材料科学与工程学院, 石家庄 050043
以α-Si3N4粉为原料, MgO-La2O3-Lu2O3为三元复合烧结助剂, 采用气压烧结工艺制备Si3N4陶瓷条, 研究烧结助剂及添加β-Si3N4增强相对Si3N4陶瓷微观结构及力学性能的影响。结果表明, 三元复合烧结助剂促进了烧结的致密化, 提高了材料的力学性能, 在最高烧结温度1 750 ℃、复合烧结助剂添加量8%（质量分数）时, 得到密度为3.172 8 g/cm3、维氏硬度达到15.85 GPa、断裂韧性和抗弯强度分别为9.69 MPa·m1/2和1 029 MPa的冰刀用Si3N4陶瓷。添加β-Si3N4材料的断裂韧性得到提高, 最高达到10.33 MPa·m1/2。Si3N4陶瓷本身的高硬度与加入的稀土氧化物使得所制备冰刀的硬度与润滑性能得到提高, 表面性能优良。
冰刀 Si3N4陶瓷 稀土 三元复合助剂 气压烧结 力学性能 ice skate silicon nitride ceramics rare earth ternary compound additive air pressure sintering mechanical property
山东理工大学材料科学与工程学院, 淄博 255000
以Er2O3-Mg2Si-Yb2O3为三元复合烧结助剂, 制备了力学性能优异的高导热氮化硅陶瓷, 研究了Er2O3-Mg2Si-Yb2O3体系对氮化硅陶瓷致密化、微观结构、力学性能、热导率的影响。研究表明, 当添加5%(质量分数, 下同)Er2O3+2%Mg2Si+4%Yb2O3烧结助剂时, 烧结助剂对氮化硅陶瓷致密度与晶界相含量的平衡效果最佳, 此时氮化硅陶瓷具有最佳性能: 抗弯强度为765 MPa,断裂韧性为7.2 MPa·m1/2,热导率为67 W/(m·K)。在烧结过程中, 只添加5%Er2O3+2%Mg2Si的烧结助剂产生的液相量少且黏度高, 不能使氮化硅陶瓷完成致密化; 此外, 当添加的Yb2O3含量超过4%时, 烧结助剂产生大量的晶界相, 降低了氮化硅陶瓷的性能。
氮化硅陶瓷 Er2O3-Mg2Si-Yb2O3烧结助剂 致密度 微观结构 力学性能 热导率 silicon nitride ceramics Er2O3-Mg2Si-Yb2O3 sintering agent density microstructure mechanical property thermal conductivity
1 中国科学院宁波材料技术与工程研究所, 浙江 宁波 315201
2 宁波大学机械工程与力学学院, 浙江 宁波 315211
为了探讨激光表面微织构加工技术对氧化铝陶瓷和氮化硅陶瓷凹槽型表面微织构的制备能力, 采用短脉冲皮秒激光器探究平均功率、扫描速度、重复次数等工艺参数对表面织构结构形貌和质量的影响。结果表明: 氧化铝陶瓷在功率8.3 W, 扫描速度800 mm/s, 重复次数10次时, 凹槽呈U型,加工效果较好; 氮化硅陶瓷在功率40.6 W, 扫描速度800 mm/s, 重复次数10次时加工效果较好, 且皮秒激光对氧化铝陶瓷的加工效率高于氮化硅陶瓷。氮化硅陶瓷加工凹槽底部有白色氧化物层产生, 对氮化硅凹槽形貌有较大影响。
激光加工 表面微织构 氧化铝陶瓷 氮化硅陶瓷 制备能力 laser processing micro surface texture alumina ceramics silicon nitride ceramics preparation ability
