刘 杰 ，蒋强国

(1． 广州番禺职业技术学院 机电工程学院，广东 广州 511483；2． 广东工业大学 机电工程学院，广东 广州 510006)

0 引 言

氮化硅陶瓷(Si3N4)与其他陶瓷材料相比，具有较高的韧性、强度、红硬性和化学稳定性，作为刀具材料可以耐高温，抗磨损，适合高速、高效加工铸铁等硬脆材料。Si3N4陶瓷需要借助烧结助剂进行高温液相烧结。常用的烧结助剂有稀土氧化物(Re2O3)和碱金属氧化物(MeO)。经过多年的发展，烧结助剂由最初的一元烧结助剂发展到二元复合烧结助剂。一元Re2O3对于Si3N4的微观结构和力学性能的影响已有相当多的研究。而二元尤其是三元复合稀土氧化物对氮化硅烧结行为、组织结构和力学性能的研究相对较少[1]。

Mikijelj B使用MgO-Lu2O3-La2O3三元烧结助剂烧结氮化硅的研究发现，三元复合稀土烧结助剂显著提升了氮化硅陶瓷的力学性能，其抗弯强度达到1069 MPa，韧性9．7 MPa·m1/2，韦伯系数18．7[2]。另外，对存在于氮化硅晶界上的第二相的研究主要集中在其对陶瓷体的蠕变性、抗氧化性，高温硬度等的研究，而第二相对于耐磨性、断裂韧性和抗弯强度的研究较少。已有一部分研究表明，使用不同的稀土氧化物组合，Si3N4晶界第二相也会有不同的产物，可能是玻璃相也可能是结晶相。如以MgOLu2O3-Sm2O3和MgO-Lu2O3-Er2O3为三元烧结助剂的Si3N4陶瓷表现出了优异的耐磨性，其中含有的第二相结晶Lu4Si2N2O7对Si3N4陶瓷的耐磨性有重要影响[3-4]。

本研究以三元烧结助剂制成的Si3N4陶瓷刀具切削铸铁HT250，从微观角度研究不同Si3N4刀具的摩擦磨损现象和机理。另外，通过热处理手段，对比研究氮化硅晶界上结晶相和玻璃相对于氮化硅刀具力学性能的影响。……