高炉水淬渣制备Ca-Y-Sialon陶瓷材料及其显微组织.pdf

第6卷第3期材料与冶金学报Vol16No13
2007年9月JournalofMaterialsandMetallurgySept12007

高炉水淬渣制备(Ca/Y)2α2Sialon
陶瓷材料及其显微组织

朱喆,茹红强,常青,喻亮,王华川
(东北大学材料各向异性与织构工程教育部重点实验室,沈阳110004)

摘要:研究了以高炉水淬渣合成的Ca2α2Sialon粉体为原料制备Ca,Y复合掺杂α2Sialon陶瓷的

无压烧结工艺及Y2O3加入量对显微组织及相组成的影响.结果表明,试样中Ca2α2Sialon呈等轴晶
3+
粒,(Ca/Y)2α2Sialon呈柱状晶粒.晶粒形状受控于Y的固溶量与烧结温度.随着Y2O3含量增
加,柱状晶数量增加.随着烧结温度提高,α2Sialon柱状晶出现粗化和等轴化.
关键词:陶瓷材料;(Ca/Y)2α2Sialon;无压烧结;显微组织
中图分类号:TQ174文献标识码:A文章编号:167126620(2007)0320220204

Microstructureandpreparationof(Ca/Y)2α2Sialonceramics
synthesizedfromwaterquenchedblastfurnaceslag

ZHUZhe,RUHong2qiang,CHANGQing,YULiang,WANGHua2chuan
(KeyLaboratoryforAnisotropyandTextureofMaterials(MinistryofEducation),NortheasternUniversity,Shenyang110004,China)

Abstract:CaandYmultipledopedα2SialonceramicswerefabricatedusingCa2α2Sialonpowdersynthesized
fromwaterquenchedblastfurnaceslag.Thepressurelesssinteringparametersandtheeffectofamountsof

Y2O3additionsonmicrostructuresandphaseformationof(Ca/Y)2α2Sialonceramicswerestudied.The
resultsshowedthatCa2α2Sialongrainswereequiaxial,while(Ca/Y)2α2Sialongrainswereelongated.The
grainshapewascontrolledbythesolublecontentofY3+andsinteringtemperature.Theamountofelongated
grainsincreasedwithincreasingofyttriumamount,andthegrainsoftheα2Sialonchangedfromelongatedto
equiaxialoneswithincreasingsinteringtemperature.
Keywords:ceramicmaterial;(Ca/Y)2α2Sialon;pressurelesssintering;microstructure

高炉水淬渣(矿渣)是炼铁生产过程中产生定α2Sialon的结构,能降低材料的最低共熔点,从

的副产品,它的主要成分如CaO,SiO2和Al2O3等,而改善其烧结性能.常压烧结α2Sialon陶瓷的关
[3]
是合成Ca2α2Sialon的原料[1].作为添加剂的金属键是选择合适的烧结助剂.
离子在烧结后能进入α2Sialon结构从而减少晶界本文研究了以高炉水淬渣合成的Ca2α2
相的含量,并能改善材料的高温性能.α2Sialon的Sialon为原料、Al2O3和Y2O3为添加剂制备的
这一优点使得它长期以来一直受到结构材料界的(Ca/Y)2α2Sialon陶瓷的相组成及显微结构,为利
α
高度重视,并发展成为最有应用前景的一种结构用高炉水淬渣制备(Ca/Y)22Sialon陶瓷提供了
陶瓷[2].有价值的研究基础.
然而,由于α2Sialon材料的高含氮量,给材料1实验过程
的致密化带来一定的困难,在不加烧结助剂的情
实验采用由高炉水淬渣合成的α
况下很难烧结致密.采用复合添加金属离子来稳Ca22Sialon
粉(上海宝田公司提供,主相为Ca2α2Sialon,杂质

收稿日期:2007203204.
基金项目:国家自然科学基金资助项目(59202009).
作者简介:朱喆(1983-),男,黑龙江绥化人,东北大学硕士研究生;茹红强(1962-),男,山西阳城人,东北大学教授,博
士生导师,E2ma