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该课题选择Ca,Nd-,Er-α-Sialon为对象,以显微结构为中心,考察了Si<,3>N<,4>原料,添加剂种类和含量以及各种工艺条件下α-Sialon晶粒形貌的变化规律,深入研究了α-Sialon材料中长颗粒的成核与生长机理,以及α-Sialon晶粒形貌与材料性能的关系.系统研究了各种组成和工艺因素对α-Sialon相形成和显微形貌的影响规律.对高x值Ca-α-Sialon组份(x=1.8)?取烧结至致密中间温度(1450℃)的样品进行了TEM观察.与以往通常观察到的α-Sialon在α-Si<,3>N<,4>上外延成核的情况不同,发现绝大多数情况下α-Sialon与α-Si<,3>N<,4>之间无外延取向关系.进一步结合结合EDS分析揭示出固熔量与α-Sialon成核机理之间存在一定的关联.即α-Sialon晶粒中高的金属离子固溶量对应于非外延成核地趋势变强.对相同组份烧结到1650℃的样品,TEM观察结合EDS分析,证实α-Sialon晶粒的生长是一个通过液相进行的溶解析出过程.设计实验对不同系统和组份的α-Sialon晶粒生长动力学进行了研究.与β晶粒相比,α-Sialon晶粒的生长更倾向于受扩散控制,且其生长指数随添加剂,温度和方向的不同而变化.α-Sialon晶粒长度方向的生长速度比宽度方向的速度高三个数量级,这正是α-Sialon晶粒随温度升高和时间延长发生各向异性生长的动力学原因.针对Ca系统研究了α-Sialon晶粒形貌与材料性能的关系.发现热压样品中外加压力造成材料显微结构和对应性能的各向异性.热压Ca-α-Sialon材料在1250℃热处理5h,弱化晶界使应材料的韧性有一定提高,尤其以高x值组份提高更为明显.对低x值组份(x=0.6,1.0)在低温段长时间保温,促进少量α-Sialon晶粒和各向异性生长,从而提高了整体材料的韧性.对复和掺杂(Ca+Nd)-α-Sialon的相形成,显微结构和力学性能进行了初步研究.发现Ca和Nd在晶界相和α-Sialon中的固溶情况表现出一定的选择性,即Ca主要进入α-Sialon晶格,而Nd主要构成晶界相.基于以上规律,有可能通过调节原始组份中CaO与Nd<,2>O<,3>的配料比,实现一定程度上的裁剪材料性能的目的.