赵明亮 陈松† 孙峰 张晶 林燕 张伟儒3) 王卫国‡

1) (福建工程学院材料科学与工程学院，福州 350118)

2) (中材高新氮化物陶瓷有限公司，淄博 255022)

3) (中材高新材料股份有限公司，北京 100021)

晶界的结构对氮化硅陶瓷材料的物理和化学性能、特别是高温力学性能有重要影响.本文利用基于电子背散射衍射技术、体视学及统计学的五参数分析法研究了国产和国外产热等静压烧结的商用氮化硅轴承球样品的晶界特征分布.结果表明,两个样品的晶界取向差分布均在约180°处出现异常,相关晶界占总晶界的比例明显高于随机分布,其取向差主要包括[0 1–1 0]/180°和[–1 2–1 0]/180°,分别对应∑2 和∑3 晶界.两个样品中的∑2 晶界的界面匹配基本一致,均以{0 0 0 1}/{0 0 0 1}基面/基面匹配为主,但二者∑3 晶界的界面匹配存在很大差异,表现为国产样品以{–1 2–1 0}/{–1 2–1 0}柱面匹配为主,而国外产样品以{1 0–1 0}/{1 0–1 0}柱面匹配为主;具有{–1 2–1 0}/{–1 2–1 0},{0 0 0 1}/{0 0 0 1}和{1 0–1 0}/{1 0–1 0}三种界面匹配特征的晶界,其面重合点密度分别为2.45/nm2,7.95/nm2 和9.10/nm2,晶界的结构有序度依次升高.分析指出,具有{1 0–1 0}/{1 0–1 0}界面匹配特征的∑3 晶界以及具有{0 0 0 1}/{0 0 0 1}界面匹配特征的∑2 晶界是氮化硅陶瓷材料中的一类特殊晶界.

1 引言

氮化硅作为一种先进陶瓷材料,具有耐磨、耐蚀、自润滑和优异的高温力学性能,广泛用作超高温结构材料、散热功能材料和耐磨耐蚀材料.例如,涡轮机热导体、燃气轮机叶片、轴承和电解铝设备关键部件等[1−3].然而,随着现代装备制造业的快速和高质量发展,人们对氮化硅陶瓷材料性能提出了更高要求,如新一代涡轮……