张 创，宋仪杰

(武汉科技大学 省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室，湖北 武汉 430081)

0 引言

氮化硅陶瓷是具有优异的耐高温、耐强度、抗蠕变、高硬度、低密度等力学性能的先进结构陶瓷，在工程结构领域得到了广泛研究和应用[1,2]。氮化硅陶瓷因其优异的综合性能指标，使它成为可承受恶劣温度和重负荷条件下应用的主要候选材料。例如：涡轮增压器转子和燃气涡轮发动机部件。

氮化硅在烧结过程中会出现α→β 相变，这一相变属于结构重建型，必然存在化学键的断裂和生成。对于氮化硅材料而言，高能共价键在烧结过程中是一个不利因素，Si-N 共价键的存在导致原子扩散系数比较低。因此，单纯靠固相烧结纯氮化硅粉体难以制备致密的氮化硅陶瓷制品[3]。在氮化硅原料粉中加入少量的烧结助剂，有利于形成液相，促进颗粒间扩散和粘结，进而形成高致密化氮化硅坯体，增强氮化硅陶瓷的耐腐蚀性能和高温力学性能。

烧结助剂的引入会导致晶间玻璃相的出现。助剂种类和热处理工艺条件的不同，使得晶间相的耐火度呈现较大差异，从而使得不同方法制备出氮化硅陶瓷材料性能差异很大。为了提高氮化硅陶瓷的高温性能，在漫长发展过程中逐步形成了不同的烧结工艺。例如：反应烧结、热压烧结、无压烧结、气压烧结、热等静压烧结和微波烧结等，每种烧结工艺的出现都与氮化硅的相关应用密切相关。

1 氮化硅陶瓷发展历程

氮化硅的化学式被命名为Si3N4，但是早期有些学者尤其是德国的研究者们并不完全认同。……