钨添加对Si3N4陶瓷力学性能的影响及强韧化机理研究

作者：杨超; 周存龙^*; 王强; 杨元清; 郝瑞杰

来源：硅酸盐通报, 2023, 42(01): 287-294.

DOI：10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2023.01.022

• Si3N4陶瓷
• 钨
• 气压烧结
• 微观结构
• 致密性
• 弯曲强度
• 断裂韧性

为了增韧Si3N4基陶瓷材料，以钨(W)作为第二相材料，Y2O3-Al2O3作为烧结助剂，采用气压烧结法制备了W/Si3N4复合陶瓷材料。研究了W含量对W/Si3N4复合陶瓷材料致密性、力学性能以及结构的影响。结果表明：在W含量小于5%(质量分数)时，样品致密度均达97%以上；在W含量为5%(质量分数)时，获得的W/Si3N4复合陶瓷材料综合性能最佳，弯曲强度、硬度和断裂韧性分别为(670.28±40.00) MPa、(16.42±0.22) GPa和(8.04±0.16) MPa·m1/2,相比于未添加金属W的Si3N4陶瓷材料分别提高了38.08%、13.08%和44.34%;通过分析W/Si3N4复合陶瓷材料样品抛光面和压痕裂纹的微观结构，发现W的引入能促使裂纹在扩展路径上更易发生偏转、分叉等增韧机制，消耗裂纹扩展能量，从而改善Si3N4陶瓷的断裂韧性。

• 单位
  太原科技大学