【摘 要】
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采用放电等离子烧结法(SPS)在1750℃/20MPa/10min条件下合成出了全致密的Y和Yb掺杂的α-SiAlON陶瓷材料,并对其进行扩散连接。研究了连接工艺参数及去应力热处理对α-SiAlON
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采用放电等离子烧结法(SPS)在1750℃/20MPa/10min条件下合成出了全致密的Y和Yb掺杂的α-SiAlON陶瓷材料,并对其进行扩散连接。研究了连接工艺参数及去应力热处理对α-SiAlON接头组织结构及力学性能的影响规律,揭示了两种α-SiAlON陶瓷的连接机制。SPS法合成的两种α-SiAlON陶瓷材料,显微组织以α-SiAlON棒晶为主,有效地实现了α-SiAlON的自韧化,其弯曲强度和断裂韧性分别为515～524MPa和4.8～5.6MPa?m1/2。断口的SEM观察结果表明,两种α-SiAlON陶瓷的断裂方式均为沿晶和穿晶混合断裂。采用压力扩散法可获得良好的Yb-α-SiAlON/Y-α-SiAlON连接强度,接头的弯曲强度与母材相近,并随连接温度和时间而变化,在1650℃/10min工艺条件下获得最高抗弯强度为601.5MPa。Yb与Y掺杂的α-SiAlON连接件经热处理后,Y和Yb掺杂的α-SiAlON材料由于组织粗化而使母材力学性能降低。此时,在三点弯曲试验中,试件全部断裂于母材中,测得的抗弯强度均在510MPa左右,说明接头的结合强度高于母材的断裂强度。α-SiAlON陶瓷的扩散连接过程分为:物理接触、接头液相形成、塑性形变及扩散与晶粒长大等四阶段阶段。连接过程中记录的压头位移曲线表明,Y和Yb掺杂的α-SiAlON陶瓷材料大约在1670℃产生变形,由此产生接头结合并实现了晶间相构成元素的互扩散。在1700℃/20min连接工艺条件下,棒晶穿过接头生长弥合了接头与母材的组织差别。接头中的元素扩散主要是稀土离子的扩散,随时间增加,扩散层厚度增加,其中Y3+的扩散距离大于Yb3+。
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