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粉末冶金材料科学与工程  2019, Vol. 24 Issue (6): 536-541    
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MgO-Y2O3-Re2O3添加对氮化硅陶瓷微观组织及性能的影响
鲁欣欣, 刘伟, 李林, 李建斌
广东工业大学 先进加工工具与高技术陶瓷研究中心,广州 510006
Effects of MgO-Y2O3-Re2O3 on microstructure and properties of Si3N4 ceramics
LU Xinxin, LIU Wei, LI Lin, LI Jianbin
Research Center for Advanced Machining Tools and High Technology Ceramics,Guangdong University of Technology, Guangzhou 510006, China
全文: PDF (654 KB)   HTML (1 KB) 
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摘要 以α-Si3N4为原始粉料,MgO-Y2O3-Re2O3为烧结助剂,采用热压烧结法制备氮化硅陶瓷。通过阿基米德排水法、XRD、SEM、三点弯曲法、压痕法和激光闪光法分别对氮化硅的致密度、相组成、显微结构、抗弯强度、断裂韧性和热导率进行检测。研究表明:添加MgO-Y2O3-Re2O3(Re=Er、Sm、Dy、La、Y、Yb)的样品中,Sm2O3、Y2O3、Yb2O3易促使Y2O3分别形成第二相Y2SiO3、Y2Si3O3N4和Y2SiO5。同时,添加MgO-Y2O3-Re2O3(Re=Sm、Dy、La、Yb)的Si3N4中,长柱状晶均匀地镶嵌在较小的基体晶粒中,起自增强增韧作用,其抗弯强度均在920 MPa以上,断裂韧性均在6.93 MPa∙m1/2以上。与传统二元烧结助剂MgO-Re2O3相比,MgO-Y2O3-Re2O3三元添加剂中Re3+半径的改变,对Si3N4陶瓷显微结构、抗弯强度及断裂韧性未产生规律性的影响,但其热导率随添加剂Re3+半径减小而增大。
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作者相关文章
鲁欣欣
刘伟
李林
李建斌
关键词 MgO-Y2O3-Re2O3三元添加剂热导率抗弯强度断裂韧性    
Abstract:Using α-Si3N4 as raw powder and MgO-Y2O3-Re2O3 as sintering assistant, Si3N4 ceramics were prepared by hot-pressing sintering, and the density, phase composition, microstructure, thermal conductivity, bending strength and fracture toughness of Si3N4 were tested by archimedean drainage method, XRD, SEM, laser flash method, three-point bending method and indentation method. Studies show that in samples with MgO-Y2O3-Re2O3 (Re=Er, Sm, Dy, La, Y, Yb) added, Sm2O3 , Y2O3 ,Yb2O3 are easy to facilitate Y2O3 to form the second phase Y2SiO3 , Y2Si3O3N4 and Y2SiO5 , respectively. Meanwhile, in the Si3N4 with MgO-Y2O3-Re2O3 (Re=Sm, Dy, La,Yb) added, the long columnar crystals are uniformly embedded in the smaller matrix grains, with self-strengthening and toughening. The bending strength is above 920 MPa, and the fracture toughness of indentation is above 6.93 MPa∙m1/2. Compared with traditional binary sintering assistant MgO-Re2O3, MgO-Y2O3-Re2O3 ternary additive has no regular influence on the microstructure, bending strength and fracture toughness of Si3N4 ceramics with the change of Re3+ radius, but its thermal conductivity increases with the decrease of Re3+ radius.
Key wordsMgO-Y2O3-Re2O3    ternary additive    thermal conductivity    bending strength    fracture toughness
收稿日期: 2019-08-07      出版日期: 2020-06-19
ZTFLH:  TQ174  
基金资助:国家重点研发计划(2017YFB0310600)
通讯作者: 刘伟,副教授,博士。电话:18565348721;E-mail: 317127238@qq.com   
引用本文:   
鲁欣欣, 刘伟, 李林, 李建斌. MgO-Y2O3-Re2O3添加对氮化硅陶瓷微观组织及性能的影响[J]. 粉末冶金材料科学与工程, 2019, 24(6): 536-541.
LU Xinxin, LIU Wei, LI Lin, LI Jianbin. Effects of MgO-Y2O3-Re2O3 on microstructure and properties of Si3N4 ceramics. Materials Science and Engineering of Powder Metallurgy, 2019, 24(6): 536-541.
链接本文:  
http://pmbjb.csu.edu.cn/CN/     或     http://pmbjb.csu.edu.cn/CN/Y2019/V24/I6/536
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