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DESIGN　AND　PREPARATION　OF　SILICON　NITRIDE　COMPOSITE　WITH　HIGH　FRACTURE　TOUGHNESS　AND　NACRE　STRUCTURE

Acta Metallurgica Sinica(English Letters) 1996年第6期9卷 479-484页

作者： Y Huang H.N Hao Y.L. Chen and B.L.Zhou (1)Department of Materials Science and Engineering, Tsinghua University,Beijing 100084, China 2)Institute of Metal Research, Chinese Academy of Sciences,Shenyang 110015, China ) Tsinghua Univ Beijing China

A new way of designing and preparing silicon nitride ceramic composite with high fracture toughness and nacre structure has been proposed. To mimic the laminated structure of nacre, Si_3N_4 matrix ceramic layer can be obtained through compacting rolling method. To mimic the secondary toughening of nacre structure, SiC whisker is added into Si_3N_4 and acts as the secondary toughening phase. Boron nitride (BN)is selected to mimic the organic layer in nacre so as to form the weak interfaces between Si_3N_4 layers. Alumina is added into BN to adjust the bonding strength of the *** Si_3N_4 sheets are stacked into the die after coating with BN. After the removal of the organic matter in them, the green body is hot pressed at 1820℃for 1.5 hours under N_2 atmosphere. The fracture toughness of the so-made Si_3N_4 composite at room temperature is 20.36MPa m￣(1/2), the three-point bending strength at room temperature is 651.47MPa. The crack spreads and deflects along the interface between BN and Si_3N_4 layer and extends through the BN layer into Si_3N_4 layer. The improvement of the fracture toughness may be due to the staircase-shape-like crack which provides the long crack path, the fracture and deformation of Si_3N_4 layer, and the pullout of SiC whiskers from the Si_3N_4 layer.

关键词： secondary toughening,compact rolling silicon nitride nacre Structure

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