氮化硅陶瓷是一种具有高比强、高比模、耐高温、抗氧化、耐磨损、抗蠕变、抗疲劳和抗热震等优良性能的陶瓷材料，适用于高温、摩擦、重载等环境恶劣的工况，可用于制造航空航天用部件、轴承、高速切削刀具等。

氮化硅陶瓷的传统烧结工艺有反应烧结、热压烧结、常压烧结和气压烧结，近年来，出现了微波烧结等新型烧结方法。

利用微波能对被烧材料进行整体加热是其最大特点，由于是整体加热，材料受热均匀、温度梯度小，这样烧成的材料性质均匀，晶粒细小，致密性好。另外，微波烧结还有升温速度快、高效节能等特点，可以实现传统烧结方法无法实现的结构和性能。

氮化硅陶瓷传统烧结

反应烧结

反应烧结氮化硅陶瓷是一种将硅粉或硅粉与氮化硅的混合物成型后，在1200℃左右通氮气进行预氮化处理，再在1400℃左右进行最终的氮化烧结，最后进行后续烧结的工艺方法。

反应烧结工艺流程图

热压烧结

氮化硅陶瓷的热压烧结是指将氮化硅粉与少量添加剂在一定压强和高温下进行热压成型烧结。热压烧结时添加剂和物相组成对材料性能影响很大，因此严格控制晶界相的组成，以及在烧结后进行适当的热处理，可获得在高温时强度也不会下降很多的氮化硅陶瓷材料。

热压烧结工艺流程图

常压烧结

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。

气压烧结

氮化硅陶瓷的气压烧结是指把氮化硅压坯置于较高气压的氮气中于1800~2100℃下进行烧结。高压力的氮气氛围可抑制氮化硅的分解，从而有利于选择能形成耐高温晶间相的助烧剂以提高氮化硅陶瓷的高温性能。

氮化硅陶瓷传统制备方法相比

氮化硅陶瓷微波烧结

微波烧结是利用微波具有的特殊波段与材料的基本细微结构耦合而产生热量，通过材料在电磁场中的介质损耗使其材料整体加热至烧结温度，实现致密化的方法。

微波烧结是一种无需传导的工艺方法，无热惯性，可即时发热或瞬时停止，具有高效、节能、无污染的特点。除此之外，微波烧结氮化硅还具有许多其他优势：

（1）降低氮化硅相变转化起始温度，提高相变转化率。氮化硅在烧结过程中会发生α→β-Si3N4相变转化的过程，通过研究发现微波烧结会促进氮化硅的相变转化。

（2）形成独特的微观结构。研究表明微波烧结有助于制得微波结构更优异的材料。

（3）细化颗粒，提高力学性能。材料的力学性能是是由微观结构决定的，微波烧结有助于在较高升温速率下制得晶粒细小均匀的材料，从而提高其力学性能。

（4）降低烧结温度，提高致密度。在微波烧结过程中材料内部的粒子在微波电磁能作用下动能增加、粒子扩散系数增加、烧结活化能降低，从而实现在低温即可使材料致密化。

总之，与传统烧结工艺相比，微波烧结氮化硅陶瓷具有促进相变、降低烧结温度、促进致密化、改善微观组织、提高材料性能等优点。

参考资料：
徐伟伟等.氮化硅陶瓷材料微波烧结研究现状
王正军.氮化硅陶瓷的研究现状
祝昌华等.氮化硅陶瓷的制备及进展