Si3N4基陶瓷的制備及性能研究.pdf

1、擠壓模具是白銅合金擠壓設備的關鍵部件，白銅管熱擠壓模具工作時承受溫度高，壓力大，模具易產(chǎn)生裂紋，塌陷變形等導致失效破壞。本文針對白銅擠壓成型模的要求，從提高熱擠壓模具的使用壽命出發(fā)，選用具有高硬度、耐磨損、耐高溫、抗腐蝕的Si3N4基陶瓷，采用熱壓燒結法制備了兩種Si3N4基陶瓷模具材料，研究了其力學性能、微觀結構、強韌化機理、抗熱震性能以及摩擦磨損行為。
　　 實驗以Si3N4粉末為原料，在燒結助劑條件下，采用熱壓法制備了兩種

2、Si3N4基陶瓷材料;1號Si3N4陶瓷樣品僅添加燒結助劑，其抗彎強度和斷裂韌性分別為1130MPa、12MPa·m1/2;而添加Ti(C，N)的2號陶瓷樣品的力學性能較低，分別為840MPa、9.4MPa·m1/2。兩種Si3N4基陶瓷樣品在有液相參與的燒結過程中均生成了長柱狀β-Si3N4晶粒;1號樣品顯微組織分布均勻且結構緊密，無明顯孔隙，斷口上有大量長柱狀β-Si3N4晶粒拔出留下的孔隙，其斷裂方式主要是沿晶斷裂及晶粒拔出;而2

3、號樣品中添加的Ti(C，N)顆粒發(fā)生團聚，且這些顆粒大小不一，其斷裂方式主要是穿晶斷裂。
　　 采用急冷-強度方法對兩種Si3N4基陶瓷材料進行了抗熱震試驗，兩種陶瓷均表現(xiàn)為熱震斷裂和熱震損傷的混合模式。1號模具材料的臨界抗熱震溫差△T1為750K，2號模具材料的臨界抗熱震溫差△T2為650K，陶瓷模具材料抗彎強度和斷裂韌性的提高，是陶瓷模具材料的抗熱震斷裂能力及臨界抗熱震溫差△T提高的主要原因，因此1號陶瓷的抗熱震性能優(yōu)于2號

4、。
　　 在干摩擦條件下，對兩種Si3N4基陶瓷模具材料進行環(huán)-塊配副摩擦磨損實驗，試驗參數(shù)為:轉速為140r/min，外加載荷為50～150N，摩擦時間為20min～60min。結果顯示兩種陶瓷樣品的摩擦系數(shù)均隨外加載荷的增大而降低，隨摩擦時間的延長而升高;磨損率隨外加載荷的增加而增加，隨著摩擦時間的延長而升高;另外，在相同實驗條件下，2號陶瓷模具材料的磨損率均低于1號陶瓷;碳氮化鈦添加提高了的2號陶瓷的硬度，改善了2號陶瓷模