氮化硅的常压烧结和性能研究
助烧剂对氮化硅陶瓷常压烧结力学性能的影响研究
不同助烧剂对氮化硅陶瓷常压烧结的影响摘要关键词氮化硅陶瓷是一种有广阔发展前景的高温高强度结构陶瓷.其具有高性能(如强度高、抗热震稳定性好、疲劳韧性高、室温抗弯强度高、耐磨、抗氧化、耐腐蚀性好等).已广泛应用于各行各业.氮化硅的制备方法主要有反应烧结法(RS)、热压烧结法(HPS)、常压烧结法(PLS)和气压烧结法(GPS)等.目前存在的主要问题是氮化硅陶瓷产品韧性低、成本较高。
常压烧结(Pressureless sintering，PLS)是以高纯、超细、高a相含量的氮化硅粉末与少量助烧剂混合，通过成型、烧结等工序制备而成。
在烧结过程中，a 相向液相溶解，之后析出在p一513从晶核上变为p一si3N4，这有利于烧结致密化过程的进行。
烧结时必须通入氮气，以抑制513从的高温分解。
常压烧结可获得形状复杂、性能优良的陶瓷，其缺点是烧结收缩率较大，一般为16%一26%，易使制品开裂变形。
与常压烧结法相比，反应烧结很难制造出高性能的材料，热压法的效率低，能耗大，加工余量大，成本高，并且只能制造形状极其简单的制品，不适应产业化的要求。
所以从实用上看，常压烧结氮化硅是研究开发的主要方向，关键是如何用常压烧结法制取高性能的氮化硅材料。
Si3N4是一种强共价键物质，原子扩散迁移率很低，而且在1600℃左右，513从分解明显，因此，用常压烧结法很难制取高密度的纯513从材料，为了制取高性能的513从材料，需要加入烧结助剂以在高温下形成液相，活化烧结过程，因此，常压烧结Si3N4研究的关键是选用合适助烧剂，人们做了大量的研究工作。
Keighi Negita从热力学的观点，对氮化硅烧结助剂的选择从理论上给予了说明。
他认为，在有氧存在的条件下，Si3N4将发生下列反应而导致分解。
1/3Si3N4(S)+O2(g)一SiO2(S)+2/3N2(g) 公式(l一1)2/3Si3N4(S)+O2(g)一2SiO(S)+3/4N2(g) 公式(l一2)这样，金属氧化物为有效的Si3N4的烧结助剂的重要条件就是它们能够在烧结过程中阻止Si3N4的分解。
气压烧结氮化硅陶瓷的研究与应用进展
气压烧结氮化硅陶瓷的研究与应用进展作者：王培来源：《中国化工贸易·下旬刊》2018年第07期摘要：氮化硅陶瓷具有强度高、硬度高、耐磨、耐腐蚀等特点。
是一种综合性能相当高的结构材料。
气压法烧结氮化硅能够提高烧结温度从而促进氮化硅陶瓷减少总体积、缩短颗粒间距、收缩烧结体积、增大密度，而且适于烧制形状复杂的产品。
所以气压烧结技术非常经济、实用。
本文主要叙述氮化硅陶瓷气压烧结工艺的基本原理、对于工艺上面的要求及烧结过程，及气压烧结氮化硅陶瓷的一些应用。
关键词：氮化硅；气压烧结；烧结助剂；二步烧结法；应用进展1 气压烧结的简介及基本原理气压烧结是将陶瓷素胚在高温烧结的过程中，增加一定的气体压力，通常为氮气，用来消除高温下陶瓷材料的分解和失重，以此提高烧结温度，促进材料致密化，形成高密度的陶瓷。
通过实验发现，在提高氮气压力的同时采用埋粉技术，可以取得良好的烧结结果。
近几十年以来，气压烧结技术得到了相当多的关注，也经常被研究，烧结材料的范围在慢慢加大，这项烧结技术已经成为高性能陶瓷材料的重要技术。
气压烧结技术最大的优点就是能够大幅度的降低成本，完善产品性能，可以大批量生产异型件，气压烧结工艺可以烧制含助烧剂较低、具有良好高温性能的氮化硅陶瓷材料。
气压烧结对于原材料具有一定的要求。
首先要求必须是亚微米级别超细粉末，这种氮化硅粉末表面能较高，团聚较少，烧结过程中驱动力大。
另外氮化硅低温稳定晶型到氮化硅高温稳定晶型属于变相的结构重建，温度在1420摄氏度，这是高温转变过程中不可逆转的过程，同时还能提高材料的断裂韧性。
一般情况下，气压烧结仍然需要助烧剂，因为氮化硅在1700摄氏度就会分解和蒸发，所以通过固相烧结是没办法将氮化硅减少总体积、缩短颗粒间距、收缩烧结体积、增大密度，所以必须添加烧结添加剂，其实也是变相的提供了溶剂，用来改变液相粘度，实现一个高温性能和软化温度的作用。
烧结添加剂与氮化硅的超细粉末与烧结添加剂产生化学反应，形成液相来实现烧结致密化。
氮化硅陶瓷的制备及其应用
氮化硅陶瓷的制备及其应用The document was finally revised on 2021氮化硅陶瓷的制备及其应用摘要：氮化硅陶瓷是一种具有广阔发展前景的高温、高强度结构陶瓷,它具有强度高、抗热震稳定性好、疲劳韧性高、室温抗弯强度高、耐磨、抗氧化、耐腐蚀性能好等高性能,已被广泛应用于各行业。
关键词：氮化硅陶瓷，制备方法，增韧，研究进展，应用基本性质：Si3N4 陶瓷是一种共价键化合物，基本结构单元为[SiN4 ]四面体，硅原子位于四面体的中心，在其有四个氮原子，分别位于四面体的四个顶点，然后以每三个四面体共用一个原子的形式，在三维空间形成连续而又坚固的网络结构。
氮化硅的很多性能都归结于此结构。
纯Si3N4有α和β两种晶体结构，均为六角晶形，其分解温度在空气中为1800℃，在011MPa氮中为1850℃。
Si3N4 热膨胀系数低、导热率高，故其耐热冲击性极佳。
热压烧结的氮化硅加热到l000℃后投入冷水中也不会破裂。
在不太高的温度下，Si3N4 具有较高的强度和抗冲击性，但在1200℃以上会随使用时间的增长而出现破损，使其强度降低，在1450℃以上更易出现疲劳损坏，所以Si3N4 的使用温度一般不超过1300℃。
由于Si3N4 的理论密度低，比钢和工程超耐热合金钢轻得多，所以，在那些要求材料具有高强度、低密度、耐高温等性质的地方用Si3N4 陶瓷去代替合金钢是再合适不过了。
制备方法：氮化硅陶瓷的制备技术发展很快，由于Si3N4是强共价化合物，其扩散系数、致密化所必须的体积扩散及晶界扩散速度、烧结驱动力很小，这决定了纯氮化硅不能靠常规固相烧结达到致密化。
目前氮化硅陶瓷烧结工艺方法主要有：常压烧结、反应烧结、热压烧结、气压烧结等。
1：常压烧结：常压烧结是以高纯、超细、高α相含量的氮化硅粉末与少量助烧剂混合，通过成形、烧结等工序制备而成。
由于常压烧结法很难制备高密度的纯氮化硅材料，为了获得高性能的氮化硅材料，需要加入助烧剂与Si3N4粉体表面的SiO2反应,在高温下形成液相，活化烧结过程，通过溶解析出机制使其致密。
氮化硅材料性能指标
氮化硅材料性能指标发布日期:2009-10-14 11:50:14氮化硅的性能:Si3N4 相对分子质量140.28。
灰色、白色或灰白色。
六方晶系。
晶体呈六面体。
密度3.44。
硬度9~9.5，努氏硬度约为2200，显微硬度为32630MPa。
熔点1900℃（加压下）。
通常在常压下1900℃分解。
比热容为0.71J/(g?K)。
生成热为-751.57kJ/mol。
热导率为16.7W/(m?K)。
线膨胀系数为2.75×10-6/℃(20~1000℃)。
不溶于水。
溶于氢氟酸。
在空气中开始氧化的温度1300~1400℃。
比体积电阻，20℃时为1.4×105 ?m,500℃时为4×108 ?m。
弹性模量为28420~46060MPa。
耐压强度为490MPa（反应烧结的）。
抗弯强度为147MPa。
可由硅粉在氮气中加热或卤化硅与氨反应而制得。
可用作高温陶瓷原料。
氮化硅陶瓷材料具有热稳定性高、抗氧化能力强以及产品尺寸精确度高等优良性能。
由于氮化硅是键强高的共价化合物，并在空气中能形成氧化物保护膜，所以还具有良好的化学稳定性，1200℃以下不被氧化，1200~1600℃生成保护膜可防止进一步氧化，并且不被铝、铅、锡、银、黄铜、镍等很多种熔融金属或合金所浸润或腐蚀，但能被镁、镍铬合金、不锈钢等熔液所腐蚀。
氮化硅陶瓷材料可用于高温工程的部件，冶金工业等方面的高级耐火材料，化工工业中抗腐蚀部件和密封部件，机械加工工业的刀具和刃具等。
附表1 氮化硅陶瓷的性能性能热压氮化硅陶瓷反应烧结氮化硅陶瓷密度 3.24 2.4~2.6显气孔率/% ＜2 13~18硬度 1489 786破裂表面能（20℃）/（J/m2） 132.8 33.5弹性模量/MPa 3.17×105 1.72×105抗弯强度/MPa 986(室温), 414(1375℃) 276(室温)，138(1375℃)泊松比（20℃） 0.290 0.288线膨胀系数（20~1000℃）/（×10-6/℃） 3.28 2.99热导率/[W/（m?K）] 28.8 10.1热扩散系数（300℃）/（㎝2/s） 0.700 0.0550电阻率/（ ?m） 1015(20℃),108(1050℃) 1015(20℃)氮化硅陶瓷制品的生产方法有两种，即反应烧结法和热压烧结法。
氮化硅陶瓷材料的制备及其应用研究
氮化硅陶瓷材料的制备及其应用研究氮化硅陶瓷材料作为一种新型高科技材料，被广泛应用于机械、电子、航空航天等领域，具有高硬度、高耐磨性、高温稳定性、良好的导热性、电绝缘性等优良的物理、化学和机械性能。
本文将从氮化硅陶瓷材料的制备方法、表征和性能分析、以及其在各个领域的应用研究方面进行探讨。
一、氮化硅陶瓷材料的制备方法氮化硅陶瓷材料的制备方法主要分为两种：传统烧结法和化学气相沉积法（CVD），其中烧结法主要包括热压烧结法、热等静压烧结法和热处理法等。
1、传统烧结法（1）热压烧结法热压烧结法是指通过机械压制将高纯度的氮化硅(Si3N4)粉末制成所需形状的绿体，然后进行热压烧结，使其形成致密的氮化硅陶瓷。
这种方法具有制备工艺简单、工艺可控等优点，但其工艺条件比较苛刻，热压烧结温度一般在1700℃以上，而且需要长时间的焙烧时间。
（2）热等静压烧结法热等静压烧结法是在高温高压环境下进行烧结，利用压力传递和热引起微观形变来实现致密化的方法。
该方法可以在较低的温度下进行制备，且可制备出致密度高、粒度均匀的氮化硅陶瓷材料。
（3）热处理法热处理法是指在高温氮气气氛下对氧硅化物(SiO2)或氮硅化物(SiNx)进行煅烧处理，使其发生反应生成氮化硅陶瓷。
该方法不需要压制和热压烧结，具有工艺简单、成型自由度高等特点，但生成的氮化硅陶瓷密度较低。
2、化学气相沉积法化学气相沉积法是指通过热解含氮有机气体制备氮化硅陶瓷材料，包括低压化学气相沉积法和等离子体增强化学气相沉积法两种。
该方法制备出的氮化硅陶瓷材料致密度高、气孔率低、气密性好、强度高，但相对传统烧结法而言，该方法所需设备较复杂，工艺条件较多。
二、氮化硅陶瓷材料的表征和性能分析氮化硅陶瓷的表征主要包括显微结构分析、物理性能测试和力学性能测试等。
其物理性能方面包括热膨胀系数、导热系数、电绝缘性等，而力学性能方面则包括硬度、抗弯强度、断裂韧度等。
氮化硅陶瓷材料拥有非常高的硬度和优异的耐磨性，其硬度处于莫氏硬度9~10之间，游离碳辊处理时与钻石轴承材料相比，氮化硅材料的磨损减少了70%。
稀土氧化物对常压烧结氮化硅陶瓷性能的影响
稀土氧化物对常压烧结氮化硅陶瓷性能的影响段于森;张景贤;李晓光;黄鸣鸣;施鹰;谢建军;江东亮【摘要】高导热氮化硅陶瓷是大功率电力电子器件散热的关键候选材料.研究采用稀土氧化物(Re2O3)和氧化钛(TiO2)烧结助剂体系,通过低温常压烧结方法来制备氮化硅陶瓷,以有效降低成本,满足实际应用的需求.系统研究了烧结助剂种类及含量对Si3N4陶瓷的致密化行为、热导率、显微结构以及力学性能的影响.研究发现随着稀土离子半径的增大,材料的致密度和热导率均呈现下降趋势,添加Sm2O3后样品最高密度仅为3.14 g/cm3.但是当Sm2O3-TiO2烧结助剂含量为8wt%时,样品断裂韧性可达5.76 MPa·m1/2.当添加Lu2O3且烧结助剂含量为12wt%时,材料的密度可达3.28 g/cm3,但是大量存在的第二相导致热导率仅为42.3 W/(m·K).研究发现该材料具有良好的断裂韧性.经1600℃退火8 h后,Er2O3-TiO2烧结助剂样品的热导率达到51.8 W/(m·K),基本满足一些功率电路基板材料的实际应用需求.%High thermal conductivity Si3N4 ceramic is a prospective substrate material for high-power electronic de-vices. In this paper, pressureless and liquid-phase sintering was proposed using Re2O3 (Re=Sm, Er, Lu) - TiO2 as sin-tering additives to effectively reduce the cost for applications. Effect of the additive type and content on microstructure, mechanical properties and thermal conductivity of the ceramic were investigated. Results showed that the relative den-sity, thermal conductivity and grain size of Si3N4 decrease gradually with the increase of Re ionic (Re3+) radius. With addition of Sm2O3, the highest density can only reach 3.14 g/cm3, while the fracture toughness about 5.76 MPa·m1/2 can be obtained when 8wt% Sm2O3-TiO2 is used. With 12wt% Lu2O3-TiO2 as sintering aid, Si3N4ceramics show high density of 3.28 g/cm3 as well as high fracture toughness, while the thermal conductivity is only 42 W/(m·K) due to the presence of large amount of second phase. Thermal conductivity of Si3N4 reaches 51.8 W/(m·K) with the addition of 8wt% Er2O3-TiO2, which can meet the requirement for substrate materials for power electronic device.【期刊名称】《无机材料学报》【年(卷),期】2017(032)012【总页数】5页(P1275-1279)【关键词】稀土氧化物;氮化硅;热导率;常压烧结【作者】段于森;张景贤;李晓光;黄鸣鸣;施鹰;谢建军;江东亮【作者单位】中国科学院上海硅酸盐研究所,高性能陶瓷和超微结构国家重点实验室,上海 200050;上海大学材料科学与工程学院,上海 200444;中国科学院上海硅酸盐研究所,高性能陶瓷和超微结构国家重点实验室,上海 200050;中国科学院上海硅酸盐研究所,高性能陶瓷和超微结构国家重点实验室,上海 200050;中国科学院上海硅酸盐研究所,高性能陶瓷和超微结构国家重点实验室,上海 200050;上海大学材料科学与工程学院,上海 200444;上海大学材料科学与工程学院,上海 200444;上海大学材料科学与工程学院,上海 200444;中国科学院上海硅酸盐研究所,高性能陶瓷和超微结构国家重点实验室,上海 200050【正文语种】中文【中图分类】TQ174氮化硅陶瓷具有优异的力学性能以及良好的抗热震性能, 被广泛应用于结构陶瓷领域[1-2]。
氮化硅陶瓷 烧结
氮化硅陶瓷烧结摘要：I.氮化硅陶瓷简介- 氮化硅陶瓷的定义- 氮化硅陶瓷的特点II.氮化硅陶瓷烧结的重要性- 烧结的作用- 烧结技术的发展III.氮化硅陶瓷烧结的工艺- 烧结方法简介- 烧结过程中的关键因素- 烧结后的处理IV.氮化硅陶瓷烧结的应用- 电子器件中的应用- 高温环境中的应用- 其他领域的应用V.氮化硅陶瓷烧结的未来发展趋势- 研究热点- 发展方向正文：I.氮化硅陶瓷简介氮化硅陶瓷是一种以氮化硅（Si3N4）为主要成分的陶瓷材料。
它具有高硬度、高强度、高热导率、低热膨胀系数和耐磨损等优异性能，因此在许多领域中具有广泛的应用。
II.氮化硅陶瓷烧结的重要性氮化硅陶瓷的烧结是制备高性能氮化硅陶瓷的关键步骤。
烧结过程中，通过控制温度、压力、气氛等条件，可以改善氮化硅陶瓷的微观结构，提高其性能。
随着科技的发展，烧结技术也在不断进步，从而推动了氮化硅陶瓷在各个领域中的应用。
III.氮化硅陶瓷烧结的工艺氮化硅陶瓷烧结的工艺主要包括常压烧结、热压烧结、反应烧结等。
这些方法各有特点，适用于不同的制备场景。
在烧结过程中，需要控制的关键因素包括烧结温度、保温时间、压力、气氛等。
烧结后的处理，如冷却、脱脂、精加工等，也是影响氮化硅陶瓷性能的重要环节。
IV.氮化硅陶瓷烧结的应用氮化硅陶瓷烧结后的制品具有优异的性能，被广泛应用于电子器件、高温环境、化工、航空航天等领域。
例如，在电子器件中，氮化硅陶瓷可用作散热基板，提高器件的热性能；在高温环境中，氮化硅陶瓷可作为结构材料，承受高温高压等极端条件。
V.氮化硅陶瓷烧结的未来发展趋势随着科技的不断进步，氮化硅陶瓷烧结技术也将不断发展。
未来的研究热点将包括降低烧结温度、提高烧结速率、优化烧结气氛等方面。
国内外氮化硅粉体烧结技术
国内外氮化硅粉体烧结技术
氮化硅粉体烧结技术是指利用高温烧结技术将氮化硅粉体加工成具有特殊性能的陶瓷材料的方法。
随着氮化硅陶瓷材料在高温、耐热、抗磨、导热等领域的应用逐渐增多，氮化硅粉体烧结技术的发展也愈加重要。
1. 热等静压法：采用热等静压机器，通过加压、加热、保温等工艺，将氮化硅粉体烧结为半导体材料。
2. 气相热CVD法：利用气相反应器将氨气和硅烷气体混合，经过化学反应生成氮化硅膜，从而制备出高纯、高致密的氮化硅材料。
3. 高压氮化法：采用高温、高压环境，将气相氮气下的碳化硅粉末与氨气反应生成氮化硅粉体。
该技术具有反应速度快、效率高、粒度均匀等优点。
1. 热压烧结法：采用热压机器，对氮化硅粉体进行烧结，形成氮化硅陶瓷材料。
该方法工艺简单、成型精度高，但需要高温。
2. 微波热压烧结法：采用微波辐射加热技术，结合高压烧结，将氮化硅粉体烧结于高温环境中。
该方法可以缩短烧结时间，提高烧结质量。
3. 气相热CVD法：国内同样也采用气相热CVD法进行氮化硅的制备。
但因设备较为昂贵，目前应用较为有限。
总体上，氮化硅粉体烧结技术已经成为制备高性能陶瓷材料的重要方法之一。
国外技术更加成熟，但国内的技术也在快速发展，未来将有更广阔的应用前景。
氮化硅结构与性能
氮化硅结构与性能的相关性随着工业与科技的发展，对优良的工艺性能材料有着越来越高的要求。
Si3N4是一种新型的高温结构陶瓷材料，具有优良的化学性能，兼有抗热震性好，高温蠕变小，对多种有色金属融体不润湿，硬度高，具有自润滑性，已广泛应用到切削刀具、冶金、航空、化工等行业之中。
Si3N4是以共价键为主的化合物，键强大，键的方向性强，结构中缺陷的形成和迁移需要的能量大，即缺陷扩散系数低（缺点），难以烧结，其中共价键Si-N成分为70 %，离子键为30 %，同时由于Si3N4本身结构不够致密，从而为提高性能需要添加少量氧化物烧结助剂，通过液相烧结使其致密化。
Si3N4含有两种晶型，一种为α-Si3N4，针状结晶体，呈白色或灰白色，另一种为β-Si3N4，颜色较深，呈致密的颗粒状多面体或短棱柱体。
两者均为六方晶系，都是以[SiN4]4-四面体共用顶角构成的三维空间网络。
在高温状态下，β相在热力学上更稳定，因此α相会发生相变，转为β相。
从而高α相含量Si3N4粉烧结时可得到细晶、长柱状β-Si3N4晶粒，提高材料的断裂韧性。
但陶瓷烧结时必须控制颗粒的异常生长，使得气孔、裂纹、位错缺陷出现，成为材料的断裂源。
在工业性能上，Si3N4陶瓷材料表现出了较好的工艺性能。
（1）机械强度高，硬度接近于刚玉，有自润滑性耐磨；（2）热稳定性高，热膨胀系数小，有良好的导热性能；（3）化学性能稳定，能经受强烈的辐射照射等等。
晶体的常见参数如下图所示：Si3N4分子中Si原子和周围4个N 原子以共价键结合，形成[Si-N4]四面体结构单元，所有四面体共享顶角构成三维空间网，形成Si3N4，有两种相结构，α相和β相如下图所示：α相结构β相结构其共价键长较短，成键电子数目多，原子间排列的方向性强，相邻原子间相互作用大。
Si3N4存在两种由[Si-N4]四面体结构以不同的堆砌方式堆砌而成的三维网络晶形，一个是α-Si3N4，另一个是β-Si3N4。
氮化硅材料的性能、合成方法及进展
氮化硅材料的性能、合成方法及进展摘要：氮化硅作为一种新型无机材料，以其有良好的润滑性，耐磨性，抗氧化等特性受到广泛的关注和深入的研究。
以下对氮化硅的材料的性能、合成方法、意义和进展作简单介绍。
关键词：无机材料；氮化硅；合成方法；性能；进展1前言由于科学技术的不断发展需要，科学家们一直在不停顿地寻找适用于苛刻条件下使用的理想的新材料。
在层出不穷的大量新材料队伍中，氮化硅陶瓷可算是脱颖而出，十分引人注目，日益受到世界各国科学家们的重视。
2氮化硅的材料的性能\合成方法、意义和进展2.1氮化硅的性能和应用氮化硅（Si3N4）是氮和硅的化合物。
在自然界里，氮、硅都是极其普通的元素。
氮是生命的基础，硅是无机世界的主角，这两种元素在我们生活的世界上无所不在，然而，至今人们还未发现自然界里存在这两种元素的化合物。
氮化硅是在人工条件下合成的化合物。
虽早在140多年前就直接合成了氮化硅，但当时仅仅作为一种稳定的“难熔”的氮化物留在人们的记忆中。
二次大战后，科技的迅速发展，迫切需要耐高温、高硬度、高强度、抗腐蚀的材料。
经过长期的努力，直至1955年氮化硅才被重视，七十年代中期才真正制得了高质量、低成本，有广泛重要用途的氮化硅陶瓷制品。
开发过程为何如此艰难，这是因为氮化硅粉体和氮化硅陶瓷制品之间的性能和功能相差甚远，没有一个严格而精细的对氮化硅粉体再加工过程，是得不到具有优异性能的氮化硅陶瓷制品的。
没有氮化硅陶瓷就没有氮化硅如今的重要地位。
2.1.1优异的性能氮化硅陶瓷的优异的性能对于现代技术经常遇到的高温、高速、强腐蚀介质的工作环境，具有特殊的使用价值。
比较突出的性能有：(1)机械强度高，硬度接近于刚玉，有自润滑性，耐磨。
室温抗弯强度可以高达980MPa以上，能与合金钢相比，而且强度可以一直维持到1200℃不下降。
(2)热稳定性好，热膨胀系数小，有良好的导热性能，所以抗热震性很好，从室温到1000℃的热冲击不会开裂。
氮化硅烧结[学习内容]
![氮化硅烧结[学习内容]](https://img.taocdn.com/s3/m/c3cb38229b6648d7c1c74664.png)
特选内容
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结论
重烧结后的氮化硅结合碳化硅试样力学性能有了显著 提高，常温三点抗弯强度及洛氏硬度值较氮化后均有较大 幅度的提升；
重烧结后物相组成发生微量转变；
重烧结后试样的微观组织结构发生了明显的变化，孔 洞形状趋圆，基质之间形成大片连接，试样外表面形成氧 化层；
重烧结后试样的抗氧化性能烧结后的材料更适合于高 温氧化环境下的应用。
特选内容
3
2.YF3助烧剂氮化硅的烧结及力学性能
摘要：
以不同含量的YF3和MgO作为烧结助剂，对Si3N4进行热压烧结， 研究了烧结助剂含量对氮化硅陶瓷的相对密度、烧结反应、稀土 元素分布以及硬度、强度和断裂韧性等力学性能的影响。实验结 果表明，仅添加YF3的样品生成了YSiON四元化合物，而同时添加 MgO的样品生成MgYSiO 四元化合物；样品的抗弯强度随YF3和MgO 添加量的增加而增加，最高可以达到959 MPa；而硬度则随着YF3 的增加从20GPa降低；添加2%YF3(质量分数)氮化硅陶瓷的断裂韧 性在(5.5~5.8)×105 MPa·m1/2 之间，随MgO添加量变化不大。
特选内容
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5.氮化硅反应烧结的研究进展
摘要:
氮化硅作为高温功能陶瓷性能优越，但将其制备成陶瓷 零件比较困难，目前一般用反应烧结法制备氮化硅陶瓷零 件。此外，反应烧结制备氮化硅陶瓷还具有成本低、烧结 温度低、产品成型好、陶瓷高温性能好等优点。综述了氮 化硅陶瓷反应烧结工艺流程和工艺的优缺点，着重介绍了 氮化硅反应烧结在成型工艺、烧结工艺、原材料影响、后 处理和陶瓷增韧等方面所取得的进展。
特选内容
11
6.氮化硅结合碳化硅的重烧结研究
摘要:
对氮化硅烧成后的氮化硅结合碳化硅试样进行 了不同温度下的重烧结研究。实验结果表明，重烧 结后的试样的常温三点抗弯强度平均提高约69%， HRA硬度值平均也有14%的提升，相组织含量发生微 量变化，微观组织气孔由不规则形状逐渐趋圆，氮 化生成物微颗粒之间产生成片连接。经过重烧结的 材料，更适合于高温下的使用。
氮化硅陶瓷的制备及性能研究进展
氮化硅陶瓷的制备及性能研究进展作者：王培张伟儒张哲来源：《中国科技博览》2016年第17期[摘要]氮化硅陶瓷是一种在烧结时不会发生收缩的无机材料。
它具有耐高温，强度比较高，抗腐蚀能力和氧化性能比较好等优势，已经成为目前工业领域中应用比较广泛的新型材料之一。
陶瓷材料和现在的一些金属材料进行比较，在抗腐蚀性、耐磨程度、抗氧化程度以及耐高温方面都有着巨大的优势，可以在金属材料难以承受的工作环境中进行正常的工作，随着相关工业技术的更进一步的发展，氮化硅陶瓷将会有更为广泛的应用前景。
文章对氮化硅陶瓷的基本性质有简单介绍，对于氮化硅陶瓷的制备工艺和性能方面的发展有一个综合概述，并且对氮化硅陶瓷的发展前景进行展望。
[关键词]氮化硅陶瓷；制备工艺；性能；研究进展中图分类号TQ174.1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）17-0379-01随着科学技术的进步和社会发展的需求，在工业领域和其他行业的设备应用中，对于各种零部件的使用提出了更加严格的要求，传统的金属材料不能适应各种要求比较高的工作环境。
在此种情况下对于新材料的发展研究提出了新的要求，急需开发出一种可以取代金属材料的新型高性能材料。
陶瓷材料以其独特的优异性能和广泛的应用前景成为新世纪除了金属材料和高分子材料之后的又一个基础材料，并且成为当前最为热门的研究话题之一。
引起了世界各国的高度重视。
而作为高温陶瓷材料中比较重要的氮化硅陶瓷，有着更加优异的性能，因此被认为是高温陶瓷结构材料中应用潜力最大的材料。
文章针对氮化硅陶瓷的制备和性能研究做出了简要的阐述。
1 氮化硅陶瓷的基本性质概述氮化硅陶瓷是一种无机材料，作为一种共价键化合物，它是以[ SiN4 ]四面体作为最基本的构造单元，其中硅原子位于四面体的中心位置，4个氮原子则处于四面体的四个顶点，而其在三维空间中的构造是通过三个四面体共同使用一个原子的方式，借助这种结构，它在许多方面都有着优异的性能。
氮化硅可行性研究报告
氮化硅可行性研究报告一、引言氮化硅是一种具有广泛应用前景的半导体材料，具有耐高温、高电子迁移率等优良特性，因此备受关注。
然而，氮化硅的生产工艺、成本、性能以及应用市场等方面仍存在一些挑战，本报告旨在对氮化硅的可行性进行深入研究，为推动其产业化和市场化发展提供参考。
二、氮化硅的生产工艺1. 热压法氮化硅的生产工艺中，热压法是目前应用较为广泛的一种方法。
该方法是在高温高压条件下，将硅粉末和氮气进行反应，生成氮化硅。
该方法工艺简单，易于控制，但是生产成本较高，同时制备出的氮化硅材料质量良莠不齐。
2. 化学气相沉积法化学气相沉积法是一种较为成熟的氮化硅生产工艺，通过将硅前体化合物和氨气在高温条件下反应，生成氮化硅薄膜或粉末。
该方法工艺复杂，能够控制材料的成分和结构，但是生产周期较长，成本较高。
3. 电子束蒸发法电子束蒸发法是一种新兴的氮化硅生产工艺，利用电子束将硅靶进行蒸发，同时注入氮气进行反应，生成氮化硅薄膜。
该方法工艺简单，生产效率高，但是设备投资较大，且薄膜厚度难以控制。
综合来看，氮化硅的生产工艺还存在着诸多问题，需要在材料质量、成本和生产效率等方面进行进一步优化和改进。
三、氮化硅的性能1. 电子性能氮化硅具有优秀的电子迁移率和击穿场强等性能，因此在功率器件领域有着广泛的应用前景。
同时，氮化硅材料的带隙较宽，电子运输速度较快，能够阻挡高能电子的冲击，具有较好的抗辐射性能。
2. 机械性能氮化硅具有较高的硬度和耐磨性，能够在极端条件下保持稳定性。
该材料的热导率较高，热稳定性好，不易受到热应力的影响。
因此在高温、高压等恶劣环境下有着广泛的应用前景。
3. 光学性能氮化硅在光电器件领域具有广泛的应用前景，具有较高的光学透过率和优良的光学性能，能够应用于激光器、LED等器件中。
综合来看，氮化硅具有优异的性能，在功率器件、光电器件以及高温高压环境下的应用具有较大的潜力。
四、氮化硅市场前景1. 电力电子器件随着电动汽车、新能源发电等产业的快速发展，对功率器件的需求不断增加。
不同助烧剂对氮化硅陶瓷常压烧结的影响
不同助烧剂对氮化硅陶瓷常压烧结的影响姓名：唐万强班级：材料0701指导老师：张军战摘要氮化硅陶瓷是一种有广阔发展前景的高温高强度结构陶瓷.其具有高性能(如强度高、抗热震稳定性好、疲劳韧性高、室温抗弯强度高、耐磨、抗氧化、耐腐蚀性好等).已广泛应用于各行各业.氮化硅的制备方法主要有反应烧结法(RS)、热压烧结法(HPS)、常压烧结法(PLS)和气压烧结法(GPS)等。
作为实用价值最大的一种方法,Si3N4陶瓷的常压烧结法正日益受到重视。
由于氮化硅中氮原子和硅原子的自扩散系数很低,致密化所必需的扩散速度和烧结驱动力都很小,在烧结过程中需采用烧结助剂。
而助烧剂对用常压烧结法制取高性能氮化硅材料十分重要。
本文主要介绍Mg O﹑Y2O3和复合助烧剂对氮化硅陶瓷常压烧结的影响。
关键词：氮化硅陶瓷，常压烧结，助烧剂AbstractSilicon nitride ceramic is widely used for its properties of high strength, thermal shock resistance,fracture toughness, high bending strength at room temperature, wear resistance, oxidation resistance,corrosion resistance, etc. The popular preparation me- thods of silicon nitride ceramic are reactive sintering (RS),hotpressing sintering (HPS), pressureless sintering (HPS) and gas pressing sintering (GPS).Sintering aidswere one of key factors affecting microstructure and properties of silicon nitride ceramics. Dur- ing sintering process of silicon nitride ceramics, the sintering aidswere used because self-diffusion coefficients of nitrogen and siliconwere very lowand diffusion velocity and sintering driving force required by densifying were small.And sintering aid with pressureless agent making high-performance Si3N4 material is very important.This a- rticle mainly introduces MgO,Y2O3 and sintering aid on pressureless Si3N4 ceramics. Key words:silicon nitride ceramics,Pressureless,sintering aid前言近年来,氮化硅陶瓷在化工、冶金、航天等领域的应用日益广泛。
氮化硅的制备及其应用研究
氮化硅的制备及其应用研究氮化硅(Nitride Silicon, Si3N4)是一种广泛应用于材料科学领域的陶瓷材料，具有耐高温、摩擦磨损性好、化学稳定性好等优点，适用于制造轴承、切割工具、防腐化工设备等领域。
本文将介绍氮化硅的制备方法和应用研究进展。
一、制备方法氮化硅的制备方法有多种，以下以反应烧结法和热压法为例，介绍其基本原理及步骤。
1. 反应烧结法反应烧结法主要是将硅粉末和氨气在高温下反应，生成氮化硅粉末，再通过高温烧结方法制成致密陶瓷。
反应烧结法的步骤如下：(1)采用球磨机对所需要的原料进行混合，将硅粉和氨气一定比例地混合并混合1-2h，使混合后的氮化硅颗粒分散均匀。
(2)将混合后的氮化硅粉料高温烧结制成陶瓷，需要设备较为复杂，工艺繁琐。
2. 热压法热压法主要是将氨气、氮气和硅粉按照一定比例混合后高温高压处理，形成致密的氮化硅坯体。
热压法适用于制备密度高、细晶粒的氮化硅陶瓷。
热压法的步骤如下：(1)将硅粉、氨气、氮气按照一定比例混合，混合后的粉料需混合均匀，同时需通过筛网过滤掉大小粗细不一的物料。
(2)将混合后的物料放入固体高温压机上，在高温高压的环境下制作氮化硅陶瓷。
二、应用研究氮化硅的应用领域非常广泛，在因耐火、化学稳定、高强度、高硬度、低摩擦、低磨损和绝缘性能优异等特性具备了优势的领域占有着很重要的地位。
1. 制成陶瓷材料氮化硅可用于制成耐高温、防腐化学中反应容器和保温材料，制成耐磨损齿轮和轴承。
同时，氮化硅还广泛应用于半导体的制造和支持材料、太阳能电池的接触层，以及机械领域的高温工具与耐磨件等。
2. 制成复合材料氮化硅与高分子材料混合后可制成新型的复合材料，例如聚酰亚胺复合氮化硅陶瓷层压板，这种材料具有优异的隔热性、耐高温性和化学稳定性，适用于高速列车挡板和飞机结构件等领域。
3. 应用于合金制造氮化硅可用于制造镍基高温合金和铝基复合材料，氮化硅薄膜可以在金属表面形成钝化层，以提高金属防腐蚀性能；此外，还可以在涂层或金属表面上进行涂覆，提高各种合金的耐高温性能。
氮化硅气压烧结大致工艺
氮化硅气压烧结大致工艺【氮化硅气压烧结大致工艺】一、引言嗨，朋友们！今天咱们来聊聊一种特别牛的工艺——氮化硅气压烧结。
这玩意儿在现代工业里可有着重要地位，那它到底是怎么一回事呢？咱们一起来探个究竟！二、氮化硅气压烧结的历史1. 早期探索其实啊，对氮化硅的研究早在很久以前就开始了。
最初，科学家们就像在黑暗中摸索的探险家，试图找到一种能够让氮化硅发挥最大潜力的方法。
2. 逐渐发展随着时间的推移，人们慢慢发现了气压烧结这种方式。
说白了就是给氮化硅创造一个特殊的环境，让它能更好地“成长”和“表现”。
3. 重要突破在不断的实验和尝试中，终于迎来了关键的突破。
这使得氮化硅气压烧结工艺逐渐成熟，开始在各个领域大展拳脚。
三、氮化硅气压烧结的制作过程1. 准备原材料就像我们做饭要先准备食材一样，氮化硅气压烧结也得先把材料准备好。
主要的原材料就是氮化硅粉末，这可是整个工艺的“主角”。
比如说，这些粉末的颗粒大小、纯度等都会对最终的产品质量产生影响。
颗粒太粗或者太细都不行，就好比做菜时盐放多了或者放少了，味道都会不对。
2. 装炉把准备好的氮化硅粉末放进特制的炉子中。
这个炉子可不是普通的炉子，它能够提供精确的温度和压力控制。
想象一下，这炉子就像是一个超级智能的烤箱，能按照我们设定的程序工作。
3. 升温加压然后就是升温加压的过程啦。
在这个过程中，温度和压力要恰到好处地配合。
温度就像是给士兵们的冲锋号，压力则像是后面的督战队，两者协同作用，让氮化硅粉末发生奇妙的变化，逐渐烧结成我们想要的形状和性能。
4. 保温保压达到一定的温度和压力后，还需要保持一段时间，这就像是让面团在温暖的地方发酵，要给它足够的时间来达到最佳状态。
5. 冷却出炉最后就是冷却出炉啦。
这个过程也要小心控制，不能冷却得太快，不然就像热玻璃突然遇冷会破裂一样，产品可能会出现缺陷。
四、氮化硅气压烧结的特点1. 高性能经过氮化硅气压烧结出来的产品，具有超高的强度和硬度。
氮化硅陶瓷 烧结
氮化硅陶瓷烧结氮化硅陶瓷是一种高性能的陶瓷材料，具有优异的机械性能、化学稳定性和热性能，被广泛应用于高温、高压、高速等恶劣环境下的工程领域。
烧结是氮化硅陶瓷制备过程中的关键步骤，通过烧结可以使氮化硅陶瓷获得高密度、高硬度和高强度等优良性能。
氮化硅陶瓷的特性氮化硅陶瓷具有以下几个主要特性：1.优异的机械性能：氮化硅陶瓷具有高硬度、高强度和高韧性，能够承受较大的机械载荷，具有优异的耐磨性和抗冲击性。
2.优良的化学稳定性：氮化硅陶瓷在常温下具有良好的稳定性，能够耐受酸、碱、盐等化学介质的侵蚀，不易受到腐蚀。
3.出色的热性能：氮化硅陶瓷具有较高的熔点和较低的热膨胀系数，能够在高温环境下保持稳定的性能，具有优异的耐热性和热震稳定性。
4.良好的绝缘性能：氮化硅陶瓷具有较高的绝缘强度和绝缘电阻，能够在高电压和高频率下保持良好的绝缘性能。
5.良好的导热性能：氮化硅陶瓷具有较高的热导率，能够快速传导热量，具有优异的散热性能。
氮化硅陶瓷烧结工艺氮化硅陶瓷的烧结工艺是制备高性能氮化硅陶瓷的关键步骤。
烧结是指将氮化硅粉末在高温下热处理，使其颗粒间发生结合，形成致密的陶瓷材料。
氮化硅陶瓷的烧结工艺包括以下几个主要步骤：1.原料制备：选择高纯度的氮化硅粉末作为原料，通过粉末制备工艺进行粉末的研磨、筛分和混合，获得均匀的氮化硅粉末。
2.成型：将氮化硅粉末通过成型工艺制备成所需形状的坯体，常见的成型方法包括压制成型、注浆成型和挤出成型等。
3.预烧：将成型后的氮化硅坯体进行预烧，以去除坯体中的有机物和水分，提高坯体的强度和稳定性。
4.烧结：将预烧后的氮化硅坯体置于高温炉中进行烧结处理，烧结温度一般在1800℃以上，通过热压烧结或热等静压烧结等方法，使氮化硅粉末颗粒间发生结合，形成致密的陶瓷材料。
5.后处理：烧结后的氮化硅陶瓷可以进行后处理，如研磨、抛光、涂层等，以提高其表面质量和功能性能。
氮化硅陶瓷烧结机理氮化硅陶瓷的烧结机理是指在烧结过程中，氮化硅粉末颗粒间发生结合的物理和化学过程。
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氮化硅的常压烧结和性能研究摘要：氮化硅烧结必须添加烧结助剂，不同的粉末粒度也会对烧结产生影响。
本试验通过对显微组织和性能测试来分析讨论不同粒度的粉末和不同的烧结添加剂对氮化硅陶瓷性能的影响，得出结论如下：在常压烧结中，初始粉末的晶粒尺寸越小，氮化硅烧结越容易得到较高的性能参数；5wt% MgO -5wt% Y2O3的组合对烧结的促进作用是最明显的，得到的性能参数最理想；随着样品的烧结温度升高，材料的致密化程度增加，力学性能提高。
关键词：氮化硅；常压烧结；烧结剂；粉末粒Normal pressure sintering and properties of Silicon nitride Abstract:Sintering aids must be added into sintered silicon nitride, different particl e size will also affect the sintering. In this experiment,we use the microstr ucture and properties of the test to analyze the discussion of different part icle size powders and different sintering additives on the properties of sili con nitride ceramics and concluded as follows: in the pressureless sinterin g,the smaller the grain size of the initial powder , the more readily availab le silicon nitride sintered high performance parameters; 5wt% MgO-5wt % Y2O3's role in promoting the combination of sintering is the most obvi ous,we can get the best performance parameters; With the sample sintering temperature increasing, the level of densification increased and mechani cal properties improved.Keywords: Silicon nitride; no pressure sintering; sintering agent; powder intensity引言由于科学技术的不断发展需要，科学家们一直在不停顿地寻找适用于苛刻条件下使用的理想的新材料。
在层出不穷的大量新材料队伍中，氮化硅陶瓷可算是脱颖而出，十分引人注目，日益受到世界各国科学家们的重视。
氮化硅（Si3N4）是氮和硅的化合物。
在自然界里，氮、硅都是极其普通的元素。
氮是生命的基础，硅是无机世界的主角，这两种元素在我们生活的世界上无所不在，然而，至今人们还未发现自然界里存在这两种元素的化合物。
氮化硅陶瓷是一种先进的工程陶瓷材料。
该陶瓷于19世纪80年代被发现，20世纪50年代获得较大规模发展。
中国是在20世纪70年代初开始研究，到20世纪80年代中期已取得一定成绩。
该材料具有高强度、高硬度、耐磨蚀、抗氧化和良好的抗热冲击及机械冲击性能，被材料科学界认为是结构陶瓷领域中综合性能优良，最有希望替代镍基合金在高科技、高温领域中获得广泛应用的一种新型材料，因此近二三十年来颇受青睐和重视。
氮化硅陶瓷因为具有优良的机械、物理和化学性能，所以被广泛应用于高温材料。
本实验采用相对比较简单的常压烧结方式制备氮化硅陶瓷。
常压烧结制备氮化硅陶瓷有着以下优势：制品形状的可变性良好，生产成本低廉。
这两个优势的存在使得该制备方法有着较好的应用前景。
由于氮化硅粉体属于瘠性粉体，其烧结性能很差。
因此，氮化硅烧结必须添加烧结助剂。
在烧结助剂的选择上可以选择包括氧化物、氮化物、硼化物等能促进液相烧结并致密化的物质。
在烧结过程中要尽可能多的产生液相，同时抑制玻璃相的形成。
此外,不同的粉末粒度也会对烧结产生影响。
本章主要通过显微组织和性能测试来分析讨论不同粒度的粉末和不同的烧结添加剂对氮化硅陶瓷性能的影响。
1.1氮化硅陶瓷的基本性质氮化硅分子式为Si3N4，属于共价键结合的化合物。
氮化硅陶瓷属于多晶材料，晶体结构属于六方晶系，一般分为α、β两种晶向，均由SiN4四面体构成，其中β- Si3N4对称性较高，摩尔体积较小，在温度上是热力学稳定相，而α- Si3N4在动力学上较容易生成。
高温时（1400～1800℃）α会发生相变，成为β型，这种相变是不可逆的，故α相有利于烧结。
不同晶相的氮化硅外观是不同的，α- Si3N4呈白色或灰白色疏松羊毛状或针状，β- Si3N4则颜色较深，呈致密的颗粒多面体或短棱柱状，氮化硅晶体是透明或半透明的，氮化硅陶瓷的外观是灰白色、蓝色到灰黑色，因密度，相比例的不同而异，也有因添加剂呈其他色泽，氮化硅陶瓷经抛光后，有金属色泽。
氮化硅的制备技术在过去几年发展很快,制备工艺主要集中在反应烧结法、热压烧结法和常压烧结法、气压烧结法等类型. 由于制备工艺不同,各类型氮化硅陶瓷具有不同的微观结构(如孔隙度和孔隙形貌、晶粒形貌、晶间形貌以及晶间第二相含量等). 因而各项性能差别很大 . 要得到性能优良的Si3N4 陶瓷材料,首先应制备高质量的Si3N4 粉末. 用不同方法制备的Si3N4 粉质量不完全相同,这就导致了其在用途上的差异,许多陶瓷材料应用的失败,往往归咎于开发者不了解各种陶瓷粉末之间的差别,对其性质认识不足. 一般来说,高质量的Si3N4 粉应具有α相含量高,组成均匀,杂质少且在陶瓷中分布均匀,粒径小且粒度分布窄及分散性好等特性. 好的Si3N4 粉中α相至少应占90%,这是由于Si3N4 在烧结过程中,部分α相会转变成β相,而没有足够的α相含量,就会降低陶瓷材料的强度.1.2氮化硅陶瓷优异的性能氮化硅陶瓷的优异的性能对于现代技术经常遇到的高温、高速、强腐蚀介质的工作环境，具有特殊的使用价值。
比较突出的性能有：(1)机械强度高，硬度接近于刚玉，有自润滑性，耐磨。
室温抗弯强度可以高达980MPa以上，能与合金钢相比，而且强度可以一直维持到1200℃不下降。
(2)热稳定性好，热膨胀系数小，有良好的导热性能，所以抗热震性很好，从室温到1000℃的热冲击不会开裂。
7 (3)化学性能稳定，几乎可耐一切无机酸（HF除外）和浓度在30％以下烧碱（NaOH）溶液的腐蚀，也能耐很多有机物质的侵蚀，对多种有色金属熔融体（特别是铝液）不润湿，能经受强烈的放射辐照。
(4)密度低，比重小，仅是钢的2/5，电绝缘性好。
1.3 氮化硅的种类及特性氮化硅陶瓷是一种烧结时不收缩的无机材料。
它是用硅粉作原料，先用通常成型的方法做成所需的形状，在氮气中及１２００℃的高温下进行初步氮化，使其中一部分硅粉与氮反应生成氮化硅，这时整个坯体已经具有一定的强度。
然后在１３５０℃～１４５０℃的高温炉中进行第二次氮化，反应成氮化硅。
用热压烧结法可制得达到理论密度９９％的氮化硅。
氮化硅的强度很高，尤其是热压氮化硅，是世界上最坚硬的物质之一。
它极耐高温，强度一直可以维持到１２００℃的高温而不下降，受热后不会熔成融体，一直到１９００℃才会分解，并有惊人的耐化学腐蚀性能，能耐几乎所有的无机酸和３０％以下的烧碱溶液，也能耐很多有机酸的腐蚀；同时又是一种高性能电绝缘材料。
氮化硅陶瓷可做燃气轮机的燃烧室、机械密封环、输送铝液的电磁泵的管道及阀门、永久性模具、钢水分离环等。
氮化硅摩擦系数小的特点特别适合制作为高温轴承使用，其工作温度可达１２００℃，比普通合金轴承的工作温度提高２.５倍，而工作速度是普通轴承的１０倍。
利用氮化硅陶瓷很好的电绝缘性和耐急冷急热性可以用来做电热塞，用它进行汽车点火可使发动机起动时间大大缩短，并能在寒冷天气迅速启动汽车。
氮化硅陶瓷还有良好的透微波性能、介电性以及高温强度，作为导弹和飞机的雷达天线罩，可在６个马赫甚至７个马赫的飞行速度下使用。
1.6 氮化硅陶瓷的制造氮化硅是共价键很强的化合物，离子扩散系数很低，因此很难烧结。
氮化硅陶瓷制造工艺已经经历了二十多年的发展史，使其质量逐渐提高。
而工艺流程基本未变，因为也属典型的陶瓷工艺，主要是在各个工艺环节上进行了不断的改进(a) 5wt% MgO ；(b) 5wt%Al2O3 ；(c) 5wt%MgO+5wt%Y2O3 ； (d) 1.5wt%Al2O3+3wt%MgO+3.5wt%SiO2 ；(e) 5wt%Y2O3 ；(f) 5wt%Y2O3+5wt%Al2O320 90wt%Si3N4-5wt% MgO-5wt% Y2O3的成分配比可以达到最高的抗弯强度514.9 MPa，同时对应着最高的相对密度97.6%、最高的维氏硬度15.8 GPa以及最高断裂韧性9.65 MPa.m½。
MgO作为烧结助剂，对于氮化硅的烧结而言，起到了促进液相烧结的作用。
Y2O3对于烧结进程而言，起到的作用主要是促进β-Si3N4晶粒的生长，使得内部晶粒有更高的平均长径比的同时，还降低了试样内每单位体积晶粒的数量。
这样的晶粒互相桥联的优良的力学机制，就保证了强度等力学性能的提升。
MgO和Y2O3的烧结助剂组合，对氮化硅陶瓷烧结而言是有效且合理的。
对烧结后的氮化硅陶瓷进行表面扫描后发现了柱状的β-Si3N4晶粒，如图5。
对其进行能谱分析，如图6所示，柱状晶体只含有氮和硅两种元素，即该柱状晶体为单纯的氮化硅晶体。
这就可以说明，长条状的β相氮化硅晶体一般都是在氮化硅晶体烧结过程中生长的，这是因为β相氮化硅晶体的生长机制为各向异性，且是以棱镜面的对称形式生长的。
柱状晶体随机交叉在一起,像缠结的纤维一样,这样的生长形式对于机械性能而言是有利的。
为添加了5wt% MgO-5wt% Y2O3烧结助剂的氮化硅陶瓷试样断口形貌的SEM扫描图，图中显示出，断口形貌是参差不齐和凹凸不平的。
大量柱状晶体的掉落，在断口处留下了一些坑和大的凸台。
在表面上还可以观察到被拉直或撕开的柱状晶粒。
氮化硅陶瓷的断裂机制为晶间断裂和穿晶断裂共存，以晶间断裂为主。
烧结助剂用量较多时，形成较充足的液相，有利于液相传质，促进了长柱状晶粒的生长,同时由于充足的液相可填充气孔, 促进了致密化。
随着烧结助剂含量的降低, 一方面组成材料的长柱状晶粒的长径比逐渐减小另一方面, 材料的致密化程度也有所降低。