放电等离子体烧结法制备的莫来石-ZrO2陶瓷的显微结构及其性能

根据差热分析(DTA)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和一些陶瓷的机械性能等研究了向Al_2O_3、SiO_2、ZrO_2和Y_2O_3混合物中逐渐添加1%~5%α-βSi_3N_4纳米粉末并通过传统的放电等离子体(SPS)烧结的莫来石-ZrO_2/Y_2O_3陶瓷的致密化过程和显微结构变化过程。莫来石逐渐形成并在1 200~1 400℃下开始发生明显的致密化。对于传统烧结试样和SPS烧结试样通过收缩率和密度进行了证实。在这两种烧结情况下,Si_3N_4添加剂对密度特征的影响不太显著。SPS试样的密度达到了3.33g·cm^(-3),而传统烧结试样则为2.55g·cm^(-3),且SPS试样的抗压强度随着Si_3N_4添加剂含量的增加而增大,达到了600N·mm^(-2)。在传统烧结的情况下,抗压强度值降低后达到约100N·mm^(-2)。以传统烧结和SPS法烧结的陶瓷试样,其基本显微结构是由加入ZrO_2晶粒后形成的莫来石(或伪莫来石)晶体变化所得到的。陶瓷SPS烧结得到的试样其显微结构排列十分致密,且不是典型的棱柱形。传统烧结过程中显微结构形成空位,随着Si_3N_4添加剂含量的增加,由形成的莫来石晶体填充。