表格面处理对氮化硅陶瓷力学性能的影响.pdfVIP

维普资讯 2003年第5期 (第 74期) 佛 山 陶 瓷 研究与拐时 表面处理对氮化硅陶瓷力学性能的影响 张 东 方 (武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室 武汉 430070) 摘 要 采用x射线衍射应力分析的sin20法计算了si3N4陶瓷试样的残余应力，并分别测量了 表面处理前后Si3N试样的力学性能。结果表明，经平面磨削后的si3N4试样表面残余应力为拉应 力，而抛光处理可适当降低残余应力。两种方法都使试样抗弯强度降低。 关键词 残余应力，磨削，抛光，抗弯强度，si3N4 1 前 言 表 1 测试结果 氮化硅是一种重要的结构陶瓷材料，具有高比强、高比 模、耐高温、抗氧化、耐磨损以及抗热震性等优点，在工程中 有广泛的使用价值。但作为脆性材料，氮化硅陶瓷器件的力 学性能对表面应力状态分布很敏感，残余压应力会提高断 裂强度，残余拉应力则正好相反[1]。通常情况下，要对这些 陶瓷器件进行平面磨削、抛光等处理，这些处理过程必定会 影响氮化硅陶瓷器件表面应力状态及力学性能。本文用 x 射线衍射法对经表面磨削和抛光处理的氮化硅陶瓷表面残 由x射线衍射分析计算残余应力的基本方程 ： 余应力进行计算，并分析了表面处理对氮化硅陶瓷力学性 一 蠢‘c。t0。· 能的影响。 +／K一 ’蠢 c。t0。 (I) 2 实 验 M= (Ⅱ) OrS ¨l 以A1N、TiN、A12o3、Y2o3为助烧结剂，与 si 混合均匀， 则仃=K·M 气压烧结制得氮化硅陶瓷。在 Instron1195型万能材料机 式中： 上用三点抗弯法测量试样的抗弯强度 ，跨距为 24mm，加载 v—— 泊松 比 速率 0．1mm／min。并用 x射线衍射仪对氮化硅陶瓷进行衍 E—— 弹性模量 射分析，分析前，陶瓷用平面磨进行磨削(试样 1)，磨削后 0o—— 所选晶面在无应力情形下的衍射角 抛光处理(试样 2)，再用 sin2@方法进行测试，所选 (为人 — — 试样表面法线与所选晶面法线的夹角 射角与试样表面法线的夹角)，分别为0。，15。，30。，45。。 0 —— 所选晶面实际测量的衍射角 从(Ⅱ)式可看 出20 与 sin 成线形关系，M为该直 3 结果与讨论 线斜率，直线方程可记为 20嘶=20 Msin 。设 方位 时，衍射角实测值为20，它与直线上的理想值之差为V，即 Vi=20i-20~o--Msin~X,i，根据最 ／b--乘法原理，常数项 20蜘 3．1残余应力测量与数据处理 表 1为所测量的特定衍射晶面为 ~-Si3N的测试结果。 及M应满足∑V。z最小。 维普资讯 12 FOSHAN CERAMICS Vo1．13No．5(Sed~No．74) 解得M=n∑(20isinz’l，)一∑sini．∑20i