曹忠敏¹，周存龙^{1, 2}，王  强¹，杨  超¹

(1. 太原科技大学 机械工程学院，山西 太原 030024；2. 山西省冶金设备设计理论与技术重点实验室，山西 太原 030024)

摘  要：随着Si₃N₄陶瓷越来越多地成为航天、冶金、机械制造等领域的耐磨关键零部件，高韧性、高耐磨性成为Si₃N₄陶瓷的关键性能指标，而烧结剂的成分与配比是影响Si₃N₄陶瓷性能的决定性因素。基于Y₂O₃-Al₂O₃烧结助剂体系，通过添加不同含量La₂O₃，采用气压烧结制备了不同性能的Si₃N₄陶瓷，分析了烧结助剂La₂O₃含量对Si₃N₄陶瓷的显微结构、致密度以及力学性能的影响。研究发现，随着La₂O₃含量的增加，Si₃N₄陶瓷的致密度会随之增大，最高可达到99.6±0.12%；而断裂韧性呈现出先升高、后降低的趋势，硬度则呈现先降低、后增加的趋势。当La₂O₃含量达到4 wt.%时，Si₃N₄陶瓷中生成第二增强相La₃Si₈O₄N₁₁，试样的维氏硬度(HV)达到1590±20，断裂韧性达到5.58±0.11 MPa•m^1/2。在法向载荷为30 N、滑动频率为3 Hz、滑动距离为4 mm的摩擦磨损条件下，磨损率为2.99×104 mm3/(N•m)。

关键词：Si₃N₄；La₂O₃；气压烧结；力学性能；第二相