无压烧结Si_3N_4的高温断裂形貌及其显微结构

Si_3N_4—Y_2O_3—Al_2O_3系的无压烧结Si_3N_4试样,在光学显微镜、扫描电子显微镜和x射线衍射分析的基础上,按断面形态和体视学的方法,进行显微结构参数的测定计算,从而建立起Si_3N_4材料的高温断裂强度与断裂形貌、三维显微结构参数间的内在联系。两种成形方法烧结试样的高温断裂强度,均随温度升高而明显降低,断面上镜面区扩大,沿晶断裂明显。断裂强度随温度升高的下降斜率,等静压试样大于干压试样。晶粒(β—Si_3N_4)三维平均自由距离(λ)值随断裂温度升高而增大,λ值的增大与σf值的降低大致成线性关系。等静压试样的λ值随温度升高的变化明显的大于干压试样。单位体积中晶粒的比表面积(Sv)值,随断裂温度升高而趋于降低,与λ值的增大对应一致,表明晶界的滑移分离机制是导致Si_3N_4材料高温断裂的重要原因之平均晶粒的比表面积(Sv_p)值,随断裂温度升高的变化与高温断裂过程中βΚSi_3N_4晶粒形态的变化相对应,同时结合晶粒取向和球相当经D_(3s)的数据,表明Si_3N_4的高温断裂,不仅产生晶界滑移分离,气孔扩散连通,以及晶界玻璃相的成核,而且相伴有β—Sj_3N_4的分解、圆化过程。研究表明,控制生坯中的气孔形态、孔径大小及分布,是限制晶粒形态,提高晶粒纵横比的有效途径,在配方组成相同的条件下,将有利于Si_3N_4材料的高温断裂强度。