孟 凡，林东涛，左 飞，于俊杰，郭伟明，林华泰

(广东工业大学机电工程学院，广州 510006)

1 引 言

氮化硅(Si3N4)陶瓷作为一种重要的结构陶瓷材料，具有较高的强度、硬度和断裂韧性以及良好的热稳定性和化学稳定性等，已被广泛用来制造发动机的耐高温部件、化学工业中的耐腐蚀耐磨零件、高速切削刀具以及陶瓷轴承等[1-4]。然而，由于Si3N4具有强共价键和低自扩散系数，难以通过固相烧结实现完全致密，必须加入烧结助剂，利用液相烧结原理，在溶解-沉淀机制作用下实现致密化。目前，烧结助剂的种类很多，其中使用最广泛的是金属氧化物烧结助剂MgO和Al2O3与稀土氧化物(RE2O3)复合[5-6]。

与Si3N4-RE2O3-Al2O3体系相比，文献中对Si3N4-RE2O3-MgO体系的研究报道更为常见[7-10]。这些研究大多聚焦于最终产品层面，即通过改变烧结方式、烧结工艺和烧结助剂种类的方式来获得具有高致密度与优良力学性能的Si3N4陶瓷产品。例如，毛豫兰等使用常压烧结Si3N4-Y2O3-MgO，在1700 ℃下烧结保温1 h，可以得到相对密度达99%，抗弯强度达950 MPa，断裂韧性7.5 MPa·m1/2的Si3N4陶瓷[8]；Becher等通过改变稀土氧化物RE2O3(RE=La, Gd, Lu)种类，使用热压烧结工艺，在1600 ℃下获得相对密度99%、抗弯强度大于1 GPa的Si3N4陶瓷样品[7]；杜大明等使用SPS外场辅助烧结方式，在1500 ℃下实现了Si3N4-CeO2-MgO体系样品的致密化，并且获得了等轴状α晶粒和长柱状β晶粒相互交织的显微组织结构[9]。

区别于Si3N4-RE2O3-Al2O3，Si3N4-RE2O3-MgO配方体系会在一定程度上降低Si3N4材料的致密性与结构均匀性[10-13]。对于有液相参与的陶瓷材料烧结过程，晶界液相的形成、分布、粘度、润湿性等特征会显著影响基体材料的致密度、物相组成、显微结构以及机械性能等[14]。……