采用注射成型与气压烧结结合的工艺，可以低成本、大批量制备出体积小、精度高的陶瓷异形件。本文以低密度聚乙烯(LDPE)和乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)为黏结剂，在注射温度165 ℃、注射压力85 MPa的条件下制备氮化硅坯体，通过热脱脂工艺和烧结动力学测试，得到了完整的氮化硅注射成型工艺路线，并研究了喂料固含量对坯体密度、烧结密度和维氏硬度的影响，以及喂料在140~160 ℃时的非牛顿指数变化。结果表明：喂料的最佳固含量为52.42%(体积分数)，该条件下制备的氮化硅注射坯体密度为2.10 g/cm3，烧结密度为3.23 g/cm3，维氏硬度为（15.24±0.34） GPa；喂料在160 ℃时的非牛顿指数最小，即在该温度下喂料的流变性最好。

由于较高的综合力学性能，氮化硅陶瓷球得到广泛的工程应用，但是极端工况下依然存在明显失效开裂现象。在一般氧化物烧结助剂的基础上添加少量过渡金属化合物能起到优化材料设计和进一步提高性能的作用，但是相关作用机理还未有明确探知。在添加Al2O3和Y2O3烧结助剂基础上，分别添加TiN、Fe3Si和WC等过渡金属化合物，并采用热等静压烧结方法制备了氮化硅陶瓷轴承球。采用X射线衍射检测其物相组成，采用扫描电子显微镜和透射电子显微镜研究其组织结构特点，并使用纳米压痕法对其力学性能进行了研究。结果表明，添加TiN可有效抑制烧结过程中有害物相Si2N2O的生成；添加TiN和WC有利于烧结过程Al和O向氮化硅基体中扩散，形成了Sialon相；添加Fe3Si则不具有上述作用；添加TiN可获得晶粒尺寸细小均匀的β-Si3N4组织；添加Fe3Si会生成粗大β-Si3N4晶粒相互穿插桥接且其空隙填充细小β-Si3N4晶粒的烧结组织；添加WC则生成粗细晶共存的非均匀组织。与添加Fe3Si和WC相比，添加TiN的氮化硅陶瓷球具有更高的硬度和更大的弹性模量等更好的力学性能。

以氧含量相对较高的“平价”Si3N4粉体(氧含量1.85%(质量分数))为原料, Y2O3-MgO作为烧结助剂, 制备低成本高热导率Si3N4陶瓷, 研究Y2O3含量对Si3N4陶瓷致密化、显微结构、力学性能及热导率的影响。结果表明, 适当增加Y2O3的加入量不仅可以促进Si3N4陶瓷的致密化和显微结构的细化, 还有助于晶格氧含量的降低和热导率的提升。Y2O3含量为7%(质量分数)的样品在1 900 ℃烧结后的综合性能最佳, 其相对密度、抗弯强度、断裂韧性和热导率分别为99.5%、(726±46) MPa、(6.9±0.2) MPa·m1/2和95 W·m-1·K-1。

以Yb2O3-Al2O3作为烧结助剂，采用烧结-热等静压工艺制备了具有高致密度和优异力学性能的Si3N4-SiCw复合材料，研究了TiO2含量对Si3N4-SiCw复合材料致密化和力学性能的影响。结果表明：TiO2的加入促进了Si3N4-SiCw复合材料的致密化。随着TiO2含量的增加，Si3N4-8%SiCw复合材料的抗弯强度、断裂韧性和Vickers硬度均呈现出先提高后降低的变化趋势。当TiO2含量(质量分数)为3%时，Si3N4-8%SiCw复合材料的相对密度和综合力学性能最佳，其相对密度、抗弯强度、断裂韧性和Vickers硬度分别为(99.5±0.1)%、(1 301±87) MPa、(7.8±0.1) MPa?m1/2、(16.2±0.1) GPa。TiO2和Si3N4之间的原位反应生成的SiO2和TiN对Si3N4-SiCw复合材料的界面结合强度及力学性能产生了重要影响。