高强度β-SiAlON多孔陶瓷的微观结构与力学性能研究

采用无压烧结技术,以Si3N4、AlN和Al2O3为基体原料,淀粉为造孔剂,外掺5%(质量分数)Y2O3作为烧结助剂,研究淀粉掺量对β-SiAlON(z=2)多孔陶瓷物相组成、微观结构和力学性能的影响规律。研究结果表明,当造孔剂掺量≤60%(质量分数)时,所制备多孔陶瓷的主相均为β-SiAlON,且当淀粉掺量在20%～40%(质量分数)时,气孔内壁形成柱状15R,而当淀粉掺量增加到60%(质量分数)时,气孔内壁则为致密的交错生长的层状12H;β-SiAlON多孔陶瓷的气孔形貌为椭球形,当淀粉掺量为20%(质量分数)时,以独立气孔为主,长轴约为30～80 μm,而当淀粉掺量为60%(质量分数)时,以连通型气孔为主;当气孔率约为40%(淀粉掺量60%(质量分数))时,β-SiAlON多孔陶瓷的抗弯强度为117.3 MPa,是气孔大小相近氮化硅多孔陶瓷抗弯强度的1.5倍。高强度的基体、椭球形的气孔以及致密的交错生长的15R或12H孔壁是使β-SiAlON多孔陶瓷具有高强度的主要原因