热压烧结制备Si3N4-MLG复合陶瓷及其物理力学性能研究

作者：陈威^*; 赵自强; 娄瑞; 李华强; 陈亮

来源：中国陶瓷, 2020, 56(10): 42-49.

DOI：10.16521/j.cnki.issn.1001-9642.2020.10.007

• Si3N4-MLG
• 致密度
• 力学性能
• 微观形貌

以微米级Si3N4和多层石墨烯(MLG)为原始粉体,利用热压烧结的方式制备Si3N4-MLG复相陶瓷,对比研究了烧结温度以及分散剂PEG对Si3N4-MLG复相陶中多层石墨烯结构特征、复合陶瓷物理力学性能以及微观组织结构的影响。结果显示,掺入多层石墨烯可有效抑制Si3N4晶粒长大,起到较好的增韧效果;烧结温度升高促进Si3N4相变,但会加剧多层石墨烯缺陷,促使晶粒过度长大,烧结温度为1700℃时为宜;掺入分散剂PEG,化学修饰加剧多层石墨烯的缺陷,并促使多层石墨烯发生桥连而聚沉,致使致密度和物理力学性能下降。总体而言,利用机械球磨分散工艺,采用合理的烧结工艺,复相陶瓷中的多层石墨烯层数减少,制备获得的Si3N4-MLG复相陶瓷具有与单相Si3N4相近的致密度和硬度,断裂韧性较单相Si3N4提高13.2%。

• 单位
  机电工程学院; 电力设备电气绝缘国家重点实验室; 西安交通大学; 陕西科技大学