628. 北京科技大学学报 2002年第6期 在WD-IC型电子万能试验机上采用三点 能如表2所示. 弯曲法测试样品抗弯强度.试样尺寸3mm×4 表1B-SiN,/a-Sialon复相陶瓷的相组成（质量分数） mm×30mm,跨距20mm,加载速率0.5mm/min Table 1 Phase composition of multiphase B-SiN,/a-Sialon 断裂韧性和维氏硬度在HVA6型显微硬度计 ceramics % 上测定，施加的载荷为50N. 相组成 相 m=0.3m=0.5 7m=0.7m=0.9 2结果和讨论 a-Sialon 13 22 30 43 B-SiN 78 70 57 2.1复相陶瓷的烧结性能和相组成 m=0.3,0.5,0.7和0.9时，-SiN/a-Sialon复 表2B-SiN/a-Sialon复相陶瓷的力学性能 相陶瓷的相对密度分别为89.5,91.2,94.3和 Table 2 Mechanical properties of multi-phase B-SiN/a- 97.3.可以看出，随着m值的增加，B-SiN/a-Sia- Sialon ceramics % lon复相陶瓷的相对密度逐渐提高.当m>0.5时， m 弯曲应力MPa硬度GPa韧性(MPa.m) 可以基本实现致密化；当m<0.5时，由于烧结 0.5 395.00 17.3 5.41 过程中形成的瞬时液相含量较低，所以相对密 0.7 432.19 18.5 5.23 度较低.从图1可以看出，阝-SiNa-Sialon复相 0.9 473.52 19.1 4.98 陶瓷致密化程度与其起始组成中Al,O,AIN和 由表2可看出，抗弯强度和维氏硬度随着 Y0,含量有关，随着这些组分的含量增加，其致 m值的增加逐渐提高，断裂韧性则是随着m值的 密化程度不断提高 增加逐渐下降.证明了p-SiN/a-Sialon复相陶 用Si,N,的归一法来确定α相和β相的含量， 瓷的力学性能具有加和性，随着阝-SN,相组成 即在估计相组成时分别选取B-SiN,和a-Sialon 的提高，材料断裂韧性提高；而随着a-Sialon相 的(210)峰衍射强度，按公式w。=I/(亿+)计算.w。 组成的提高，材料的硬度提高.这样就可以通过 和w,分别代表a-Sialon和B-SiN的质量分数， 调整起始粉末的含量，从而调整-SiN,/a-Sialon l.和l,分别代表ca-Sialon和B-SiN,的(210)峰的 复相陶瓷的相组成，获得良好的综合力学性能， 衍射强度.P-Si,N/a-Sialon复相陶瓷的相组成 实现材料性能的裁剪 如表1所示. 2.3B-SiN/a-Sialon复相陶瓷的显微结构 由表1可以看出，B-SiN/a-Sialon复相陶瓷 将样品(m≥0.5)表面研磨，最终由0.5m金 随着m值增加，a相含量增多.当m=0.9时，B- 刚石音完成抛光，在熔融NaOH中腐蚀60s后， SiN,和a-Sialon的质量分数分别为57%和43%， 喷碳处理.采用SCAN360进行形貌分析，观察 基本上各占1/2. 其微观结构.阝-Si,N/a-Sialon复相陶瓷的微观 2.2阝SiN/a-Sialon复相陶瓷的力学性能 形貌如图1所示. 将烧结体相对密度大于90%的样品(m≥0.5) 从图1看出，B-SiN,/a-Sialon复相陶瓷的微 按测试要求制得合适试样，分别置于WD-1C型 观形貌不同于a-Sialon的等轴粒状颗粒，广泛分 电子万能试验机和HVA6型维氏硬度仪测量 布着长柱形晶粒.随着m值的增加，液相的含量 抗弯强度、维氏硬度和断裂韧性.材料的力学性 不断增加从而促进晶粒生长，长柱形晶粒变细、 图1B-Sl,NWa-Sialon复相陶瓷的微观形貌.(a)m=0.5,b)m=0.7,(c)m=0.9 Fig.1 Micrograph of multi-phase B-SiN/a-Sialon ceramics. 62 8 - 北 京 科 技 大 学 学 报 2 00 2 年 第 6 期 在 WD一 C 型 电子万能试验机上采用三点 弯 曲法测试样 品抗弯强度 . 试样尺寸 3 ~ / 4 n x 3 0 rnm , 跨距 2 0 un , 加载速率 0 . 5 m m加in . 断裂韧 性和 维 氏硬度在 H V A” 6 型 显微硬度计 上测定 , 施加 的载荷 为 50 .N 能如表 2 所示 . 表 1 卜 S切扩。 - S is fo n 复 相陶瓷 的相组成 (质 t 分数 ) aT b l e 1 P h a s e e o m p o s ih o n o f ln u lt i Ph a s e p 一 S元N 斌a 一 S i a l o n Ce r a m i e s % 相组成 m = 0 . 3 m m = 0 . 7 m = 0 . 9 ,叮J了 哎4 八 ù 内 “ ú、 ,且内月jz ō了 结果和讨论 R 复相陶瓷的烧结性能和 相组成 。 一 Si a l o n 卜 5 1 3执 兹 m = 0 . 3 , 0 . 5 , 0 . 7 和 0 . 9 时 , 卜 5 1汹扩企s i a l o n 复 相 陶瓷 的 相对密度 分别为 89 . 5 , 91 . 2 , 94 3 和 97 :3 可 以看 出 , 随着 m 值 的增加 , 卜51 3 酬-a S i a - lon 复相陶瓷 的相对密度逐渐提高 . 当m > .0 5 时 , 可 以基本实现致密化 ; 当m < .0 5 时 , 由于烧 结 过程 中形成 的瞬时液相含量较低 , 所 以 相对 密 度较低 . 从图 1 可以看 出 , 卜 is 入扩-a is al on 复相 陶瓷致密化程度 与其起始组成 中 1A 2 o 3 , A IN 和 Y 2 0 , 含量有关 , 随着这些组分的含量增加 , 其致 密化程度不 断提高 . 用 is sN4 的归一法来确定 a 相和 p相的含量 , 即 在估计相组成 时分别选取卜isa N 4 和 -a is al on 的(2 10) 峰衍射强度 , 按公式 w 。 = aI/ a(I +#I )计算 . wa 和 w , 分别代表 -a S ial on 和 卜is N 。 的质量分数 , aI 和 几分别代 表-a iS al on 和 卜 isa 凡 的 ( 2 10) 峰 的 衍 射强 度 . 卜is 酬二is al on 复相 陶瓷 的相组成 如表 l 所示 . 由表 1 可 以看出 , 卜is 入扩-a S i al on 复相 陶瓷 随着 m 值增加 , a 相含量 增多 . 当m = .0 9 时 , 卜 is 凡 和 。 一S lal on 的质量分数分别为 57 % 和 43 % , 基本上各 占 1/ .2 .2 2 卜 S i 3 N 扩“ 一S i al o n 复相陶瓷的力 学性能 将烧结体相对密度大于 90 % 的样品m( 之 .0 5) 按测试要求制得合适试样 , 分别置于 W D卜 I C 型 电子万 能试 验机和 H VA荀 型维 氏硬度仪测 量 抗弯强度 、 维 氏硬度 和断裂韧性 . 材料的力学性 表 2 卜S儿N 斌。 书ia fo n 复相 陶瓷的 力学性能 aT b le 2 M e c h a n ic a l Por P e irt e s o f m u i-lt P h a s e p 一 S耘N两 - S is lo n C e ar m ic s % 蔽 弯 曲应力 肥 。 硬度 G/ P 。 韧性 /伽田 a · m 勺 39 5 . 0 0 4 3 2 . 19 4 73 . 5 2 17 . 3 5 . 4 1 1 8 . 5 5 . 2 3 1 9 . 1 4 . 9 8 由表 2 可看 出 , 抗 弯强度 和 维氏 硬度随着 m 值 的增加逐渐提高 , 断裂韧性则 是随着 m 值 的 增 加逐渐 下降 . 证 明了 卜is 万扩-a is al on 复相 陶 瓷的力学性能具有加 和性 , 随着卜 is 凡 相组成 的 提高 , 材 料断 裂韧性提 高 ; 而 随着 a￾is al on 相 组成的提高 , 材料的硬度提高 . 这样就可 以通过 调整起始粉末的含量 , 从而调整卜ias N 扩a￾is al on 复相陶瓷 的相组成 , 获得 良好 的综合力学性能 , 实现材料性能 的裁剪 . .2 3 卜 S耘N 扩. 一 S iia o n 复相陶瓷的显微结构 将样 品 (m 全 0 . 5 )表面研磨 , 最终 由 .0 5 卿金 刚石膏完成抛光 , 在熔融 N a 0 H 中腐蚀 60 5 后 , 喷碳处理 . 采用 S C A N 3 60 进行形貌分析 , 观察 其微 观结构 . 卜 is 入血- S i al on 复相 陶瓷的微 观 形貌如 图 1 所示 . 从图 1看 出 , 卜is 入扩二iS al on 复相陶瓷的微 观形貌不 同于 二is al on 的等轴粒状颗粒 , 广泛分 布着长柱形 晶粒 . 随着 m 值 的增加 , 液相的 含量 不断增加从而 促进晶粒生长 , 长柱形 晶粒变 细 、 图 1 卜5 1 」 N扩. 一 S ial o n 复相 陶瓷的微 观形貌 . (a) m = .0 5 , 伪) 爪 = .0 7 , c( ) m = .0 , F ig . l M i e or g r a Ph o f m u lit 一 Ph a s e p 一 S元N J a 一 S i a of n c e r a m i e s