氮化硅（Si3N4）是一种高熔点的陶瓷材料，具有极高的硬度和化学惰性。尤其是热压氮化硅，是世界上最坚硬的物质之一。

性质

氮化硅陶瓷热膨胀系数低、导热率高，故其耐热冲击性极佳。在不太高的温度下，氮化硅具有较高的强度和抗冲击性。但在1200℃以上使用会随使用时间的增长而出现破损，使其强度降低。

用途

氮化硅粉末作为工程陶瓷材料，在工业上有广泛用途。其主要用于超高温燃气透平，飞机引擎，透平叶片，热交换器，电炉等。也可作耐热涂层，用于火箭和原子能反应堆。

其用于绝缘材料、机械耐磨材料、热机材料、切削工具、高级耐火材料及抗腐蚀、耐磨损密封部件等。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，用于高温轴承。

常见的氮化硅成型工艺

气压氮化硅陶瓷

气压烧结氮化硅陶瓷，这是生产高强度和复杂几何形状氮化硅部件的最流行方法。气压烧结方法使用已与烧结助剂混合的氮化硅粉末以促进液相烧结（通常为氧化钇、氧化镁和/或氧化铝），以及粘合剂以提高生坯陶瓷体的机械强度。粉末被压制成所需的形状，然后进行生坯加工。然后将压块放入具有加压氮气氛的炉子中，以帮助致密化并防止硅、氮和添加剂的蒸发和分解。

热压氮化硅陶瓷

热压烧结氮化硅陶瓷是通过单轴压制氮化硅粉末和烧结添加剂同时加热生产的。这个过程需要特殊类型的压力机和模具。它生产出具有优异机械性能的氮化硅。然而，这种成型方式只能生产简单的形状，如板或棒。通过热压氮化硅，可以实现产品几乎为零的孔隙率。这导致即使在高温应用中也具有出色的机械性能和耐腐蚀性。

氮化硅是一种由硅元素和氮元素构成的化合物。通过在氮气气氛下加热单质硅的粉末，可以生成Si3N4。除了Si3N4，还有其他几种硅的氮化物也已被报道。

氮化硅的性能

1、氮化硅具有耐热性，可以耐受高温，实际使用温度可达1200℃。

2、氮化硅的热膨胀系数小，导热系数高，具有抗热震性。

3、氮化硅的摩擦系数小，具有自润滑性。

4、氮化硅具有稳定的化学性质，耐腐蚀性强。

5、氮化硅硬度高，耐磨损，抗机械冲击。

6、氮化硅的密度约为3.4，可以通过外加助剂来增加致密度。

7、氮化硅脆性大，可以通过添加氮化硅纤维来增强其高温强度。

氮化硅基陶瓷作为一种高温结构材料，具有多种优异特性，例如比重轻、热膨胀系数小、硬度高、弹性模量高、耐磨损、耐热冲击、化学稳定性和高温热力学性能好。因此，在高温、高速、强腐蚀介质和高磨损的工作环境中，氮化硅粉具有特殊的使用价值。它广泛应用于能源、化工、军工、航空航天、汽车工业、核动力工程、电子电器、机械及冶金等领域。

制备方法

报道一

一种制备氮化硅粉的方法包括以下步骤：

1）在无水无氧条件下，通过氮气和氨气的混合气体通入管式反应器中，将四氯化硅转化为固体产物Si(NH)₂和NH₄Cl。四氯化硅在反应系统中循环使用，而Si(NH)₂和NH₄Cl则经过洗涤过滤后得到。

2）将Si(NH)₂在流动氨气气氛中煅烧，得到非晶态氮化硅粉。

3）将非晶态氮化硅粉体进行磨细化，并添加晶态氮化硅粉作为研磨助剂。然后，在高温下进行结晶处理，得到亚微米等轴氮化硅粉。

报道二

另一种制备高纯度纳米微米级球形氮化硅粉的方法如下：

首先，在低温槽中置放石英玻璃反应釜，并通过氮气置换反应釜中的气体。然后，将有机混合溶液、液氨和四氯化硅加入反应釜中，并进行快速搅拌。

反应生成物形成酸奶状的疏松混合物，其中二亚氨基硅沉淀于液氨层下部。通过洗涤萃取，可以高效地回收二亚氨基硅。

将反应釜中的混合物进行挥发和热处理，最终得到球形氮化硅粉。

参考文献

[1][中国发明]CN201810207094.8一种氮化硅粉的生产方法

[2][中国发明,中国发明授权]CN201510657967.1一种制备微米纳米级球形氮化硅粉的方法