邓  超¹，陈  松¹，张伟儒^{2, 3}，林  燕¹，林家源¹，王卫国¹

(1. 福建理工大学 材料科学与工程学院，福建 福州 350118；2. 中材高新氮化物陶瓷有限公司，山东 淄博 255022；3. 中材高新材料股份有限公司，北京 100021)

摘  要：随着航空航天及超高速飞行器等高端装备的快速发展，对结构陶瓷材料在复杂摩擦磨损环境下的承载能力、耐磨性能及服役稳定性提出了更高要求，Si₃N₄这类结构陶瓷因其优异的综合性能被广泛应用，但其在严苛复杂服役环境下仍易发生疲劳开裂及磨损失效，失效原因与材料内部的显微组织结构密切相关。本文采用X射线衍射、扫描电子显微镜环形背散射电子成像和透射电子显微分析等多尺度表征手段，研究了添加TiN对Al₂O₃-Y₂O₃助剂体系无压烧结Si₃N₄陶瓷显微组织的影响及其作用机理。结果表明，添加TiN能够显著改善Al₂O₃-Y₂O₃体系液相烧结温度不均匀、驱动力不足所导致的晶粒粗大与孔隙残留问题，还可促进β-SiAlON固溶相的形成。TiN既作为异质位点提高β-Si₃N₄的形核密度，又因其高热稳定性对晶界起钉扎作用，可显著细化烧结产物β-Si₃N₄的晶粒组织并提高组织致密度；由于TiN与Si₃N₄具有较小的晶格错配度，可促进()Si₃N₄//(200)TiN及(0001)Si₃N₄//(011)TiN半共格界面的形成，从而改变氮化硅的磨损方式，减轻磨粒磨损与脆性剥落行为，提高氮化硅整体的耐磨性。

关键词：氮化硅陶瓷；异质形核；钉扎；过渡金属化合物；显微组织