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Y-α-sialon透明陶瓷的低温制备工艺研究

张丽

   本文以Si3N4、AlN、A12O3和Y203为原料,根据Y-Si-Al-O-N相图和a-sialon分子式Rem/3Si12-(m+n)Al(m+n)OnN16-n进行组成设计,取m=1.2,n=1.1为组分点。原料粉末用行星式球磨机球磨24 h后,经烘干、造粒,采用热压烧结方法在氮气环境中进行烧结,压力为25 MPa。采用X射线衍射(XRD),扫描电子显微镜(SEM)和紫外/可见分光光度计研究球磨机转速、烧结温度、升温速率以及保温时间对sialon陶瓷物相组成、微观结构和光学性能的影响规律,并对sialon陶瓷进行了硬度表征。 研究结果表明:当球磨机转速由210r/min提高到250 r/min时,原料粉末的平均粒度由0.603μm降到0.207μm;在相同的烧结工艺条件下所制备的陶瓷物相组成均为a-sialon;当球磨机转速为250 r/min时陶瓷的晶粒尺寸比球磨机转速为210r/min时陶瓷的晶粒尺寸小,且样品表面呈现暗绿色,该现象与烧结温度过高的sialon陶瓷状态一致。 对250 r/min混出的粉料,烧结工艺研究表明:在升温速率为30℃/min,保温时间为30 min条件下,当烧结温度由1650℃升高到1900℃时,陶瓷的相组成均为a-sialon,而体积密度和晶粒尺寸增大;烧结温度为1650℃时a-sialon陶瓷透过率最低,烧结温度为1700℃时a-sialon陶瓷的透过率最大,为34.43%,随着烧结温度进一步升高直到1900℃,陶瓷的透过率降低;当烧结温度为1700℃,保温时间为30 min时,升温速率由30℃/min提高到38.5℃/min,陶瓷均生成了a-sialon相,体积密度降低,晶粒尺寸减小,透过率降低;当烧结温度为1700℃,升温速率为30℃/min时,保温时间由30 min降到15 min时,陶瓷均为a-sialon相,但晶粒尺寸减小、透过率降低。 对250r/min混出的粉料,当烧结温度为1700℃,升温速率为30℃/min,保温时间为30 min时所制备的Y-a-sialon陶瓷透过率最高,在1100 nm处的透过率为34.43%,硬度为19.10 GPa,该陶瓷的透过率比当球磨机转速为210 r/min时制备的陶瓷略高,但烧结温度却降低了200℃。……   
[关键词]:sialon;氧化钇;行星式球磨;低温烧结工艺
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:大连海事大学2010年
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