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(4) 重量相对于其他材料是较轻的。 (5) 容易制造和加工[10]。
5.氮化硅陶瓷材料的研究现状和展望
5.1研究现状
对于Si3N4以及Sialon陶瓷烧结体，现已提供了一种不用形成复合材料而保持单一状态的、利用超塑性进行成型的工艺，并提供了一种根据该工艺成型出的烧结体。把相对密度在95%以上、线密度对于烧结体的二维横截面上的50μm的长度在120～250范围内的氮化硅及Sialon烧结体；在1300～1700℃的温度下通过拉伸或压缩作用使其在小于10-1/秒的应变速率下发生塑性形变从而进行成型。成型后的烧结体特别在常温下具有优异的机械性能
Si3N4 陶瓷是一种重要的结构材料，它是一种超硬物质，本身具有润滑性，并且耐磨损；除氢氟酸外，它不与其他无机酸反应，抗腐蚀能力强，高温时抗氧化. 而且它还能抵抗冷热冲击，在空气中加热到1,000℃以上，急剧冷却再急剧加热，也不会碎裂. 正是由于Si3N4 陶瓷具有如此优异的特性，人们常常利用它来制造轴承、气轮机叶片、机 械密封环、永久性模具等机械构件. 如果用耐高温而且不易传热的氮化硅陶瓷来制造发动机部件的受热面，不仅可以提高柴油机质量，节省燃料，而且能够提高热效率. 中国及美国、日本等国家都已研制出了这种柴
油机. 利用Si3N4 重量轻和刚度大的特点，可用来制造滚珠轴承、它比金属轴承具有更高的精度，产生热量少，而且能在较高的温度和腐蚀性介质中操作. 用Si3N4 陶瓷制造的蒸汽喷嘴具有耐磨、耐热等特性，用于650℃锅炉几个月后无明显损坏，而其它耐热耐蚀合金钢喷嘴在同样条件下只能使用1 - 2个月.由中科院上海硅酸盐研究所与机电部上海内 燃机研究所共同研制的Si3N4 电热塞，解决了柴油发动机冷态起动困难的问题，适用于直喷式或非直喷式柴油机. 这种电热塞是当今最先进、最理想的柴油发动机点火装置. 日本原子能研究所和三菱重工业公司研制成功了一种新的粗制泵，泵壳内装有由11个Si3N4 陶瓷转盘组成的转子. 由于该泵采用热膨胀系数很小的Si3N4 陶瓷转子和精密的空气轴承，从而无需润滑和冷却介质就能正常运转. 如果将这种泵与超真空泵如涡轮———分子泵结合起来，就能组成适合于核聚变反应堆或半导体处理设备使用的真空系统. 以上只是Si3N4 陶瓷作为结构材料的几个应用实例，相信随着Si3N4 粉末生产、成型、烧结及加工技术的改进，其性能和可靠性将不断提高，氮化硅陶瓷将获得更加广泛的应用 . 近年来，由于Si3N4 原料纯度的提高，Si3N4 粉末的成型技术和烧结技术的迅速发展，以及应用领域的不断扩大，Si3N4 正在作为工程结构陶瓷，在工业中占据 越来越重要的地位 . Si3N4 陶瓷具有优异的综合性能和丰富的资源，是一种理想的高温结构材料，具有广阔的应用领域和市场，世界各国都在竞相研究和开发. 陶瓷材料具有一般金属材料难以比拟的耐磨、耐蚀、耐高温、抗氧化性、抗热冲击及低比重等特点. 可以承受金属或高分子材料难以胜任的严酷工作环境，具有广泛的应用前景. 成为继金属材料、高分子材料之后支撑21世纪支柱产业的关键基础材料，并成为最为活跃的研究领域之一，当今世界各国都十分重视它的研究与发展，作为高温结构陶瓷家族中重要成员之一的Si3N4 陶瓷,较其它高温结构陶瓷如氧化物陶瓷、碳化物陶瓷等具有更为优异的机械性能、热学性能及化学稳定性. 因而被认为是高温结构陶瓷中最有应用潜力的材料.
可以预言，随着陶瓷的基础研究和新技术开发的不断进步，特别是复杂件和大型件制备技术的日臻完善，Si3N4 陶瓷材料作为性能优良的工程材料将得到更广泛的应用.
5.2展望
Si3N4 陶瓷材料作为一种优异的高温工程材料,最能发挥优势的是其在高温
领域中的应用. 但是,目前人们对它的高温强度、抗热震性、高温蠕变及高温抗氧化性研究仍很少,距离高温下应用的要求还很远. 特别是在1400℃下的强度和断裂韧性还不能令人满意;高温和高应力环境中能否可靠地工作几千个小时,其高温下的动、静态疲劳性能如何等,还需做大量的研究工作. 氮化硅材料强度低的主要原因之一是含有较多的孔隙,致使产品密度不高、强度较低. 如何进一步提高氮化硅的密度从而改善其力学性能是人们普遍研究的课题之一.为了扩大Si3N4 陶瓷的应用领域,首先必须使现有Si3N4 陶瓷制品的质量更加稳定,要尽量避免和消除在成型后的各种变化因素. 其次,需要研制一种与成型相适应的快速且柔软的技术. 当今世界技术日新月异,经常发生变化. 左右Si3N4最终成形制品的物理性能的主要因素之一是Si3N4 原料粉末. 目前必须对现有的制品进行改良,而且还应该采取有关措施对一部分制品进行专门化处理. 另外,对投入生产的新制品,必须进一步积极进行高功能化的研制. 从这一观点来看,关于研究者与Si3N4 粉末的成型制造厂间的质量设计,应该进一步开展合作.与上述两点具有同样重要意义的是,由于Si3N4 成本的降低,可以促进应用范围扩大. 近年来,市场上对Si3N4 陶瓷的需求很强烈. 但同时认为Si3N4 作为工业材料,为了取得牢固地位,还要经受实际考验. Si3N4 陶瓷要想与硬质合金、耐热合金或SiC、Al2O3 等陶瓷进行竞争,或者Si3N4 陶瓷作为本世纪的工业材料并在工业中占有一定位置, Si3N4 粉末的价格高低是非常重要的因素. 所以,对降低原料粉末到最终成型零件之间的总成本应作为今后研究的焦点.Si3N4 今后的发展方向是: (1)充分发挥和利用Si3N4 本身所具有的优异特性; (2)在Si3N4 粉末烧结时,开发一些新的助熔剂,研究和控制现有助熔剂的最佳成分; (3)改善制粉、成型和烧结工艺; (4)研制Si3N4 与SiC等材料的复合化,以便制取更多的高性能复合材料.Si3N4 陶瓷等在汽车发动机上的应用,为新型高温结构材料的发展开创了新局面. 汽车工业本身就是一项集各种科技之大成的多学科性工业,我国是具有悠久历史的文明古国,曾在陶瓷发展史上做出过辉煌的业绩,随着改革开放的进程,有朝一日,中国也必然挤身于世界汽车工业大国之列,为陶瓷事业的发展再创辉煌.
6.结束语
氮化物陶瓷是陶瓷材料的重要分支，由于具有优越的强度、硬度、绝缘性、热传导、耐高温、耐氧化、耐腐蚀、耐磨耗、高温强度等特色，并且氮化硅陶瓷的工业生产绝对不受资源限制，合成氮化硅可以通过各种途径进行，原料来源一般都很容易。二十多年来，氮化硅陶瓷的制备工艺不断改进，生产规模不断扩大，成本逐渐下降，市场需