氮化硅（Si₃N₄）是一种重要的结构陶瓷材料。它是一种硬物质,本身具有润滑性,并且耐磨损,为原子晶体,高温时抗氧化。而且它还能抵抗冷热冲击,在空气中加热到1000℃以上,急剧冷却再急剧加热,也不会碎裂。正是由于氮化硅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。氮化硅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。本文研究氮化硅的方法是首先制备不同长径比高分散的长棒状的β-Si₃N₄晶种,这些晶种是通过使用不同的烧成温度、氮气压力、保温时间以及添加不同的烧结助剂等烧结工艺制备而成。其次,将这些晶种添加到α-Si₃N₄基体中,通过球磨、干燥和过筛等过程后,使用热压烧结的方法,获得具有高致密度和优良机械性能的氮化硅复相陶瓷。最后通过对氮化硅成分的结构设计,制备出具有梯度结构外硬内韧的高强韧氮化硅陶瓷材料。实验制备了高分散不同长径比的β-Si₃N₄晶种,晶种的长径比范围在2.3³5.7之间,晶种最长可达20.17±2.68μm,最短为1.59±0.44μm。研究结果表明,添加β-Si₃N₄晶种后烧成的复相氮化硅材料力学性能有大幅提高,添加质量分数为2%、长径比为15左右的β-Si₃N₄晶种,以La₂O₃作为烧结助剂,烧成温度1700℃时,可以获得氮化硅最大的维氏硬度,最大值为19.4±0.4GPa;添加质量分数为10%、长径比为8左右的β-Si₃N₄晶种,以Y₂O₃和Al₂O₃作为烧结助剂,烧成温度1800℃时,可以获得氮化硅最大的抗弯强度,最大值为1066±54MPa;添加质量分数为5%、长径比为8左右的β-Si₃N₄晶种,以Y₂O₃和Al₂O₃作为烧结助剂,烧成温度1600℃时,可以获得氮化硅最大的断裂韧性,单边切口梁法测得断裂韧性最大值为14.7±0.4MPa·m^1/2。梯度氮化硅材料维氏硬度最高可达19.8GPa,抗弯强度最大可达769MPa,梯度氮化硅样品单边切口梁韧性最大可达14MPa·m^1/2.,且梯度氮化硅材料的切削性能和磨损性能都比复相氮化硅材料好。