基于显微结构调控的高硬高韧氮化硅陶瓷的研究
发布时间：2021-10-25 00:48
氮化硅（SbN4）陶瓷因具有较高的硬度、强度和韧性及良好的热稳定性等而广泛应用于高速切削刀具和高精密轴承球等的制造。但是,如何获得高硬度高韧性兼具的Si3N4陶瓷,是制约Si3N4陶瓷产品高可靠性批量制造的关键瓶颈。本文围绕这一关键科学问题,提出通过烧结工艺和添加过渡金属硼化物等多种工艺方法,实现了Si3N4陶瓷物相和显微结构的可控,制备出兼具高硬度高韧性的Si3N4陶瓷,并进行切削实验验证。主要研究内容及研究结论如下:1)通过两步热压烧结（HP+HP）工艺,采用原料组分为Si3N4+A12O3+Y2O3,制备出界面结合完好、应力低的表层硬度高（18.1 GPa）芯部韧性高（5.5 MPa·m1/2）的Si3N4梯度陶瓷。研究结果表明,制备的Si3N4梯度陶瓷表层晶粒细小、芯部晶粒粗大为β-Si3N4相,Si3N4梯度陶瓷界面结合良好,表层硬度高于芯部、韧性和强度低于芯部。利用聚焦离子束微纳加工技术制备微悬臂梁测试的断裂强度表明,当第二步HP烧结温度为1600℃时,Si3N4梯度陶瓷表层和芯部的断裂强度相同,界面应力很低。2)为进一步提高表层的硬度和芯部的韧性,将第二步HP改为放电等离...
【文章来源】：广东工业大学广东省
【文章页数】：139 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－１?Ｓｉ３Ｎ４的晶体结构［１７］??Ｆｉｇｕｒｅ?１－１?Ｏｕｔｌｉｎｅ?ｏｆ?ＳｂＮ４?ｃｒｙｓｔａｌ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?［１７】??
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【参考文献】：
期刊论文
[1]基于高SiO2含量的Si3N4基陶瓷显微结构与力学性能[J]. 于俊杰,管甲锁,郭伟明,林华泰. 硅酸盐学报. 2016(12)
[2]MgO-Al2O3-Re2O3（Re=Lu,Y）对无压烧结Si3N4陶瓷显微结构和性能的影响[J]. 郭伟明,吴利翔,马提,游洋,伍尚华,林华泰. 人工晶体学报. 2016(01)
[3]Si3N4-TiC0.5N0.5复相陶瓷的制备及切削性能研究[J]. 古尚贤,郭伟明,曾俊杰,伍尚华,蒋强国,高棱. 人工晶体学报. 2015(05)
[4]试论氮化硅的研究及应用[J]. 曹健,丛丽娜. 陶瓷. 2008(04)
[5]陶瓷强韧化新纪元——仿生结构设计[J]. 黄勇,李翠伟,汪长安,昝青峰,李淑琴. 材料导报. 2000(08)
[6]车用涡轮增压器的轻量化技术[J]. 陆克久. 车用发动机. 1999(05)
[7]层状氮化硅陶瓷的性能与结构[J]. 郭海,黄勇,李建保. 硅酸盐学报. 1997(05)
博士论文
[1]含三元烧结助剂氮化硅陶瓷的制备、微观结构及性能研究[D]. 蒋强国.广东工业大学 2015
[2]预应力陶瓷与层状陶瓷复合材料应力分析与设计[D]. 苏盛彪.中国建筑材料科学研究院 2002
硕士论文
[1]含Al2O3-Y2O3和MgO-Y2O3助剂的Si3N4陶瓷刀具材料制备与性能研究[D]. 刘聪.广东工业大学 2018
本文编号：3456323
【文章来源】：广东工业大学广东省
【文章页数】：139 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－１?Ｓｉ３Ｎ４的晶体结构［１７］??Ｆｉｇｕｒｅ?１－１?Ｏｕｔｌｉｎｅ?ｏｆ?ＳｂＮ４?ｃｒｙｓｔａｌ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?［１７】??
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【参考文献】：
期刊论文
[1]基于高SiO2含量的Si3N4基陶瓷显微结构与力学性能[J]. 于俊杰,管甲锁,郭伟明,林华泰. 硅酸盐学报. 2016(12)
[2]MgO-Al2O3-Re2O3（Re=Lu,Y）对无压烧结Si3N4陶瓷显微结构和性能的影响[J]. 郭伟明,吴利翔,马提,游洋,伍尚华,林华泰. 人工晶体学报. 2016(01)
[3]Si3N4-TiC0.5N0.5复相陶瓷的制备及切削性能研究[J]. 古尚贤,郭伟明,曾俊杰,伍尚华,蒋强国,高棱. 人工晶体学报. 2015(05)
[4]试论氮化硅的研究及应用[J]. 曹健,丛丽娜. 陶瓷. 2008(04)
[5]陶瓷强韧化新纪元——仿生结构设计[J]. 黄勇,李翠伟,汪长安,昝青峰,李淑琴. 材料导报. 2000(08)
[6]车用涡轮增压器的轻量化技术[J]. 陆克久. 车用发动机. 1999(05)
[7]层状氮化硅陶瓷的性能与结构[J]. 郭海,黄勇,李建保. 硅酸盐学报. 1997(05)
博士论文
[1]含三元烧结助剂氮化硅陶瓷的制备、微观结构及性能研究[D]. 蒋强国.广东工业大学 2015
[2]预应力陶瓷与层状陶瓷复合材料应力分析与设计[D]. 苏盛彪.中国建筑材料科学研究院 2002
硕士论文
[1]含Al2O3-Y2O3和MgO-Y2O3助剂的Si3N4陶瓷刀具材料制备与性能研究[D]. 刘聪.广东工业大学 2018
本文编号：3456323
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