【摘 要】
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氮化硅陶瓷材料是结构陶瓷材料中的超硬材料,具有强度,硬度高、蠕变小、抗氧化性好、耐磨损、耐腐蚀等优异性能,是一种理想的高温结构材料和高速切削工具材料。目前学者对于其制备工艺的研究主要集中在热压,气压等烧结方式,对于常压烧结研究较少。常压烧结适合批量化大规模工业生产,但同时带来了烧结工艺难控制、烧结试样变形严重、试样致密度差,力学性能差等问题。本文就氮化硅陶瓷基复合材料在常压烧结条件下的工艺研究以及
【基金项目】
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国家科技重大专项（2009ZX04012-023）高效可转位刀具系列及超硬工具的研究及产业化；
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氮化硅陶瓷材料是结构陶瓷材料中的超硬材料,具有强度,硬度高、蠕变小、抗氧化性好、耐磨损、耐腐蚀等优异性能,是一种理想的高温结构材料和高速切削工具材料。目前学者对于其制备工艺的研究主要集中在热压,气压等烧结方式,对于常压烧结研究较少。常压烧结适合批量化大规模工业生产,但同时带来了烧结工艺难控制、烧结试样变形严重、试样致密度差,力学性能差等问题。本文就氮化硅陶瓷基复合材料在常压烧结条件下的工艺研究以及添加适量纳米碳化硅对氮化硅基体复合材料的微观组织和各项性能的影响展开工作。本论文首先研究氮化硅在常压烧结条件下的制备工艺。选择四种不同烧结工艺参数变量:烧结温度、保温时间、烧结方式、烧结助剂含量,并研究这些变量对试样的致密度、收缩率、微观形貌、物相的影响,选出一组最佳烧结工艺参数后并在此工艺条件下,研究纳米碳化硅对基体复合材料的物理性能和力学性能的影响。结果表明:在埋粉烧结条件下,烧结温度为1680℃,保温时间为2小时,烧结助剂质量分数为12.5%时,其中烧结助剂为Y2O3和Al2O3按照质量比为2:3配制,试样致密化程度最高,致密度达96.3%,线收缩率达18.9%,β相相对含量高,晶粒相互交织缠绕,气孔少,组织致密。研究了不同质量分数纳米碳化硅对氮化硅基体材料微观组织和力学性能影响。结果表明:在碳化硅的添加量达到10%时,复合材料的综合性能最佳。碳化硅添加量未超过10%时其在晶粒间隙处钉扎晶粒,填充晶粒间隙,抑制其过分长大;超过10%后,则会促使晶粒团聚,导致力学性能变差。硬度与致密度变化规律接近,碳化硅添加量不超过10%时较为稳定,超过后明显降低。抗弯强度则是先增后减的趋势,在碳化硅的添加量达到10%时达到最佳,随后降低。
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