SC-SI-SI3N4陶瓷高温氧化对其力学性能的影响.pdf

第 17卷 第 1期 材 料 科 学 与 工 艺 V01．17 No．1 2009年 2月 MATERIALSSCIENCE TECHN0L0GY Feb．，2009 Sc—Si—Si3N4陶瓷古同／rm日氧化对其力学性能的影响 沈建兴，李传山，张 雷，刘金海 (山东轻工业学院材料科学与工程学院，济南250100，E—mail：sjx@sdili．edu．en) 摘 要：为改善 si，N 陶瓷的抗氧化性能以提高该材料使用寿命和可靠性，以Sc：O 和 SiO 为添加剂，用真 空热压烧结法制得 Sc—si—SiN 陶瓷，并对该陶瓷在高温下的氧化行为及力学性能的变化进行了研究．采 用 x射线衍射、扫描 电子显微镜和重量分析法研究 了不同温度下的恒温热处理对陶瓷的表面相、氧化后形 貌及陶瓷重量的影响；用三点弯曲法测量了抗折强度．结果表明，在 1200～1400℃保温，陶瓷的氧化符合抛 物线规律，其活化能为521kJ／otol，显示了较好的抗氧化性能．氧化过程主要 由晶界添加剂离子及少量杂质 离子和氧的双向扩散控制，氧化产生的表面裂纹和空洞使抗折强度 明显降低． 关键词：SiN ；添加剂；热压烧结；高温氧化；力学性能 中图分类号：TQ127．2 文献标识码 ：A 文章编号：1005—0299(2009)01—0085—03 Effectofhigh-temperatureoxidation on mechanical propertiesofSc—Si—Si3N4ceramics SHENJian·xing，LIChuan—shan，ZHANG Lei，LIUJin—hai (SchoolofMaterialScienceandEngineering，ShandongInstituteof LightIndust~，Jinan250100，China，E—mail：sjx@sdili．edu．en) Abstract：ToimprovetheoxidationresistanceandincreasetheoperatinglifeandreliabilityofSi3N4ceramics theoxidationbehaviorandvariationofmechanicalpropertiesofhot—pressedSc2O3-SiO2dopedSi3N4ceramics athightemperaturewereinvestigated．Theinfluenceofisothermalheattreatmentonthecrystallinephase，the morphologyofsurfaee，and theweightoftheprepared sampleswasmeasured byXRD，SEM andweighting method，respectively．Bendingstrength ofthesesampleswasmeasuredbythree—pointbendingmethod．The resultsindicatethattheweightincrementraisedbyoxidationintherangeof1200—1400qC followsthetypical parabolicregularity．Thecalculatedoxidationactivationenergyofthematerialis521kJ／otol，whichexhibits thegoodoxidationresistancebehaviorofthemateria1．Theoxidationprocessismainlycontrolledbybidirec— tionaldiffusionbetweentheadditiveionsorminorimpuritiesandoxideions．Cracksandporescausedbythe surfaceoxidationarebelievedtobethemainr