张春鹏^{1, 2}，朱楠楠^{1, 2}，温广武^{1, 2}

(1. 山东理工大学 材料科学与工程学院，山东 淄博 255000；2. 山东理工大学 工程陶瓷研究院，山东 淄博 255000)

摘  要：氮化硅(Si₃N₄)陶瓷因优异的高温性能和力学性能在多个领域具有广泛的应用前景，但目前常用的烧结助剂所制备的Si3N4陶瓷综合性能难以满足高端场景需求。为制备高强度、高韧性的Si₃N₄陶瓷，本文以α-Si₃N₄粉末为主要原料，采用氧化钇-氮化硅镁(Y₂O₃-MgSiN₂)二元体系作为烧结助剂，通过热压烧结工艺制备Si₃N₄陶瓷，系统研究了该复合烧结助剂对Si₃N₄陶瓷物相组成、显微结构及力学性能的影响机理。研究结果表明：烧结助剂的加入可有效促进Si₃N₄陶瓷发生由等轴状α-Si₃N₄向长棒状β-Si₃N₄的晶型转变，形成非定向排列的长棒状晶粒互锁结构，从而实现陶瓷的增韧效果；当烧结助剂组成为3 wt.%Y₂O₃与4 wt.%MgSiN₂时，所制备的Si₃N₄陶瓷综合力学性能最优，其抗弯强度最大值为(810±14.88) MPa，断裂韧性最大值为(9.63±0.59) MPa·m^1/2。本研究为高性能Si₃N₄陶瓷的烧结工艺优化及烧结助剂选型提供了理论依据与实验参考。

关键词：氮化硅；氮化硅镁；氧化钇；热压烧结