MgO和Y2O3对气压烧结制备氮化硅陶瓷的影响

doi:10.3969/j.issn.1001-1935.2021.04.009

耐火材料 ›› 2021, Vol. 55 ›› Issue (4): 316-318.DOI: 10.3969/j.issn.1001-1935.2021.04.009

MgO和Y₂O₃对气压烧结制备氮化硅陶瓷的影响

余冬玲¹⁾(), 张会玲¹^,²⁾, 罗宏斌¹⁾, 冯晓宇¹⁾, 吴南星¹^,²⁾()

1)景德镇陶瓷大学机械电子工程学院江西景德镇 333403
2)江西省陶瓷材料加工技术工程实验室江西景德镇 333403

收稿日期:2021-01-08 出版日期:2021-08-15 发布日期:2021-08-22
通讯作者: 吴南星,男,1968年生,博士,教授。E-mail: ldhjdz1987@163.com
作者简介:余冬玲:女,1987年生,硕士,副教授。E-mail: zhanghljs@163.com
基金资助:
国家自然科学基金资助项目(51964022)

Effects of MgO and Y₂O₃ on preparation of silicon nitride ceramics by gas pressure sintering

Yu Dongling¹⁾(), Zhang Huiling¹^,²⁾, Luo Hongbin¹⁾, Feng Xiaoyu¹⁾, Wu Nanxing¹^,²⁾()

1)School of Mechanical and Electronic Engineering,Jingdezhen Ceramic Institute,Jingdezhen 333403,Jiangxi,China

Received:2021-01-08 Online:2021-08-15 Published:2021-08-22
Contact: Wu Nanxing

摘要/Abstract

摘要：

分别添加不同量(质量分数分别为2%、4%、6%、8%、10%)的MgO粉或Y₂O₃粉作为烧结助剂,经球磨混合、造粒、成型、6 MPa氮气-1 750 ℃气压烧结制备氮化硅陶瓷,检测试样的相对密度,并分析其物相组成和显微结构。结果表明:1)MgO粉添加量为6%(w)的试样和Y₂O₃粉添加量为8%(w)的试样的相对密度分别达到其系列试样的最大值96.5%和98%。2)添加量相同时,添加Y₂O₃粉试样的相对密度均比添加MgO粉试样的大,表明Y₂O₃比MgO更能促进氮化硅陶瓷的烧结致密化。3)添加MgO粉或Y₂O₃粉均能促进α-Si₃N₄向 β-Si₃N₄ 转变。

关键词: MgO, Y₂O₃, 氮化硅陶瓷, 气压烧结, 烧结致密度, 烧结助剂

Abstract:

Silicon nitride ceramics were prepared using different amounts of MgO or Y₂O₃ powder as sintering aids (2%,4%,6%,8%,and 10%),ball milling,granulating,shaping and sintering at 1 750 ℃ under 6 MPa nitrogen.The relative density of the specimens was determined,the phase composition and microstructure were explored.The results show that (1)the maximum relative density reached 96.5% or 98% with 6% MgO or 8% Y₂O₃,respectively;(2)with the same addition,the relative density of the sample with Y₂O₃ powder is higher than that with MgO powder,indicating that Y₂O₃ preforms better than MgO in promoting sintering densification;(3)MgO and Y₂O₃ powder both can promote the transition from α-Si₃N₄ to β-Si₃N₄.

Key words: magnesia, yttrium oxide, silicon nitride ceramics, gas pressure sintering, sintering densification, sintering aid

中图分类号:

TQ175

余冬玲, 张会玲, 罗宏斌, 冯晓宇, 吴南星. MgO和Y₂O₃对气压烧结制备氮化硅陶瓷的影响[J]. 耐火材料, 2021, 55(4): 316-318.

Yu Dongling, Zhang Huiling, Luo Hongbin, Feng Xiaoyu, Wu Nanxing. Effects of MgO and Y₂O₃ on preparation of silicon nitride ceramics by gas pressure sintering[J]. Refractories, 2021, 55(4): 316-318.

图/表 4

表1 试样配比

原料	w/%
原料	M2	M4	M6	M8	M10	Y2	Y4	Y6	Y8	Y10
Si₃N₄粉	98	96	94	92	90	98	96	94	92	90
MgO粉	2	4	6	8	10	0	0	0	0	0
Y₂O₃粉	0	0	0	0	0	2	4	6	8	10

图1 烧后试样的相对密度随烧结助剂种类和添加量的变化

图2 烧后试样的XRD图谱

图3 烧后试样M6和Y8的SEM照片

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MgO和Y₂O₃对气压烧结制备氮化硅陶瓷的影响

Effects of MgO and Y₂O₃ on preparation of silicon nitride ceramics by gas pressure sintering

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