氮化硅陶瓷是一種具有高比強、高比模、耐高溫、抗氧化、耐磨損、抗蠕變、抗疲勞和抗熱震等優良性能的陶瓷材料，適用于高溫、摩擦、重載等環境惡劣的工況，可用于制造航空航天用部件、軸承、高速切削刀具等。

氮化硅陶瓷的傳統燒結工藝有反應燒結、熱壓燒結、常壓燒結和氣壓燒結，近年來，出現了微波燒結等新型燒結方法。

利用微波能對被燒材料進行整體加熱是其最大特點，由于是整體加熱，材料受熱均勻、溫度梯度小，這樣燒成的材料性質均勻，晶粒細小，致密性好。另外，微波燒結還有升溫速度快、高效節能等特點，可以實現傳統燒結方法無法實現的結構和性能。

氮化硅陶瓷傳統燒結

反應燒結

反應燒結氮化硅陶瓷是一種將硅粉或硅粉與氮化硅的混合物成型后，在1200℃左右通氮氣進行預氮化處理，再在1400℃左右進行最終的氮化燒結，最后進行后續燒結的工藝方法。

反應燒結工藝流程圖

熱壓燒結

氮化硅陶瓷的熱壓燒結是指將氮化硅粉與少量添加劑在一定壓強和高溫下進行熱壓成型燒結。熱壓燒結時添加劑和物相組成對材料性能影響很大，因此嚴格控制晶界相的組成，以及在燒結后進行適當的熱處理，可獲得在高溫時強度也不會下降很多的氮化硅陶瓷材料。

熱壓燒結工藝流程圖

常壓燒結

以高純、超細、高α相含量的氮化硅粉末與少量助燒劑混合，通過成形、燒結等工序制備而成。

氣壓燒結

氮化硅陶瓷的氣壓燒結是指把氮化硅壓坯置于較高氣壓的氮氣中于1800~2100℃下進行燒結。高壓力的氮氣氛圍可抑制氮化硅的分解，從而有利于選擇能形成耐高溫晶間相的助燒劑以提高氮化硅陶瓷的高溫性能。

氮化硅陶瓷傳統制備方法相比

氮化硅陶瓷微波燒結

微波燒結是利用微波具有的特殊波段與材料的基本細微結構耦合而產生熱量，通過材料在電磁場中的介質損耗使其材料整體加熱至燒結溫度，實現致密化的方法。

微波燒結是一種無需傳導的工藝方法，無熱慣性，可即時發熱或瞬時停止，具有高效、節能、無污染的特點。除此之外，微波燒結氮化硅還具有許多其他優勢：

（1）降低氮化硅相變轉化起始溫度，提高相變轉化率。氮化硅在燒結過程中會發生α→β-Si3N4相變轉化的過程，通過研究發現微波燒結會促進氮化硅的相變轉化。

（2）形成獨特的微觀結構。研究表明微波燒結有助于制得微波結構更優異的材料。

（3）細化顆粒，提高力學性能。材料的力學性能是是由微觀結構決定的，微波燒結有助于在較高升溫速率下制得晶粒細小均勻的材料，從而提高其力學性能。

（4）降低燒結溫度，提高致密度。在微波燒結過程中材料內部的粒子在微波電磁能作用下動能增加、粒子擴散系數增加、燒結活化能降低，從而實現在低溫即可使材料致密化。

總之，與傳統燒結工藝相比，微波燒結氮化硅陶瓷具有促進相變、降低燒結溫度、促進致密化、改善微觀組織、提高材料性能等優點。

參考資料：
徐偉偉等.氮化硅陶瓷材料微波燒結研究現狀
王正軍.氮化硅陶瓷的研究現狀
祝昌華等.氮化硅陶瓷的制備及進展