氮化硅（Ｓｉ３Ｎ４）陶瓷因其熔點(diǎn)高，對(duì)于金屬及氧化物熔體具有相當(dāng)?shù)母邷胤€(wěn)定性，越來越多被應(yīng)用于熱工各個(gè)領(lǐng)域，如陶瓷燒成用棚板、輥棒，以及高溫軸承、渦輪葉片等。 （一）反應(yīng)燒結(jié)法生產(chǎn)Ｓｉ３Ｎ４ 采用一級(jí)結(jié)晶硅塊，在球磨中濕磨，酒精作研磨介質(zhì)，磨至小于０.０７ｍｍ。然后凈化原料，配料制成坯體。成型方法可采用澆注法、模壓法，熱壓注法或等靜壓成型方法等。成型時(shí)要使素坯密度達(dá)到一定要求。 素坯先在氮化爐中進(jìn)行氮化處理，可采用鉬絲電爐或二硅化鉬棒電爐。爐膛要密封嚴(yán)緊，以保證抽真空和使用的安全性。硅和氮在約９７０～１０００℃開始反應(yīng)，并隨著溫度升高反應(yīng)速率加快。但如果溫度很快上升超過硅熔點(diǎn)時(shí)，則坯體會(huì)由于硅熔融而坍塌。故必須在遠(yuǎn)低于熔點(diǎn)的溫度中預(yù)先氮化。氮化爐內(nèi)為９５％氮?dú)夂停担錃饣旌蠚夥眨冢保保福啊保玻保啊嫦碌薄?５小時(shí)。氮化程度約為９％，爐內(nèi)墊板為氮化硅質(zhì)材料。 素?zé)蟮呐黧w進(jìn)行機(jī)械加工時(shí)，要避免與水接觸、進(jìn)刀和車速不宜太快，將坯品加工至成品所需尺寸。 最后進(jìn)行氮化燒成。氮化溫度可采用低于硅熔點(diǎn)（１４２０℃）和高于硅熔點(diǎn)分階段保溫氮化方法。一種是在１２５０℃氮化保溫一段時(shí)間，使硅顆粒表面生成交織狀的α—氮化硅單晶粒，填滿坯體中硅顆粒之間的孔隙，整個(gè)坯體具有一定強(qiáng)度。然后于１３５０～１４００℃下長時(shí)間氮化，通過氮?dú)狻滔喙桀w粒反應(yīng)，使原來形成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的氮化硅繼續(xù)發(fā)育長大、致密。另一種是在１２５０℃氮化保溫一段時(shí)間后，于１４５０℃氮化保溫一段時(shí)間，此時(shí)硅熔成液體、反應(yīng)速率很快，生成的氮化硅為硬度、密度較高的顆粒狀，分散于低溫生成的網(wǎng)絡(luò)狀氮化硅內(nèi)。 氮化時(shí)間：在１２５０℃時(shí)氮化４小時(shí)，１３５０℃時(shí)氮化８小時(shí)，氮化程度達(dá)５１％，繼續(xù)在１３５０℃氮化２８小時(shí)，氮化程度只增加１０％，在１４５０℃氮化２小時(shí)即可完全氮化。通常應(yīng)為：１２５０℃時(shí)氮化４～１０小時(shí)，１３５０℃２４～３６小時(shí)，１４５０℃６～１２小時(shí)。 氮化氣氛：由于氮與硅反應(yīng)為放熱反應(yīng)，氮化初期反應(yīng)很快，產(chǎn)生的大量熱量會(huì)使局部溫度超過硅的熔點(diǎn)而使其熔融滲出，故升溫至１０００℃時(shí)，同時(shí)通入氬氣（占氮?dú)饬康模玻常剑保常担啊姹匾欢螘r(shí)間后停止供氬氣，恢復(fù)９５％氮?dú)夂停担錃鈿夥眨@樣可以用氬氣來緩沖過快的反應(yīng)速度。 反應(yīng)燒結(jié)法制得的氮化硅制品體積密度為１．８～２．７ｇ／ｃｍ３，氣孔率較高、強(qiáng)度不高，但適宜制作形狀復(fù)雜的制品。 （二）熱壓法生產(chǎn)Ｓｉ３Ｎ４制品 將硅粉于氮化爐中氮化，得到氮化硅后進(jìn)行粉碎，作為熱壓用原料。為提高氮化硅粉純度，可先氮化一次，然后粉碎凈化處理。進(jìn)行二次氮化，細(xì)磨，用于熱壓制品。 將５％左右的ＭｇＯ、鎂的化合物或Ｙ２Ｏ３等添加劑加入氮化硅粉中，以酒精作介質(zhì)，于球磨中充分濕混。熱壓模為石墨質(zhì)的，模內(nèi)壁上涂一層氮化硼粉，將氮化硅混合料裝入模內(nèi)，于１７５０～１８５０℃、壓力為２５～５０ＭＰａ的感應(yīng)加熱或輻射中熱的熱壓爐內(nèi)熱壓燒結(jié)。采用熱壓法制得的氮化硅制品密度在３．１２～３．２ｇ／ｃｍ３，遠(yuǎn)高于反應(yīng)燒結(jié)法，強(qiáng)度亦很高。 三）氮化硅的特性與用途 氮化硅有兩種變體形式：①在１２００～１３００℃氮化獲得的低溫型α—氮化硅：②在１４４５℃左右氮化獲得的β—氮化硅。氮化硅陶瓷材料都不熔融，在１９９０℃才分解。因此氮化硅很堅(jiān)硬、熱膨脹系數(shù)小，熱震穩(wěn)定性極好，絕緣性好，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，機(jī)械強(qiáng)度很高，但抗機(jī)械沖擊性較差。 目前氮化硅是作為水平連鑄用分離環(huán)使用的極佳材料。還可作為坩堝、輸送液態(tài)金屬的管道、泵、閥門、熱電偶護(hù)管、滑動(dòng)水口、鋅精煉爐用高溫制品、陶瓷燒成用棚板、輥道窯輥棒、以及高溫陶瓷軸承、陶瓷渦輪葉片等方面，是一種使用范圍廣，很有發(fā)展?jié)摿Φ母邷亟Y(jié)構(gòu)與耐火材料制品。