氮化硅陶瓷因其耐高溫、耐腐蝕、耐磨的電性能，被廣泛應(yīng)用于航空航天工業(yè)、機(jī)械工程、通信、電子、汽車(chē)、能源、化學(xué)生物等領(lǐng)域。

特別是在高溫結(jié)構(gòu)陶瓷領(lǐng)域，氮化硅陶瓷是綜合性能好、應(yīng)用潛力大的新材料，有望取代鎳基合金，在高溫領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

氮化硅的詳細(xì)性能指標(biāo)如下:

1. 耐熱。常壓下，Si3N4沒(méi)有熔點(diǎn)，可在1870℃左右直接分解?？煽寡趸?400℃，實(shí)際使用可達(dá)1200℃(超過(guò)1200℃機(jī)械強(qiáng)度會(huì)下降)。

2.熱膨脹系數(shù)低(2.8-3.2)×10-6/℃，導(dǎo)熱系數(shù)高，抗熱震性好，從室溫到1000℃熱震不開(kāi)裂。

3.低摩擦系數(shù)(0.1)和自潤(rùn)滑(涂油金屬表面的摩擦系數(shù)為0.1-0.2)。

4.化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，耐腐蝕。它不與除氫氟酸以外的其他無(wú)機(jī)酸反應(yīng)。在800℃的干燥空氣中，它不與氧氣反應(yīng)。當(dāng)溫度超過(guò)800℃時(shí)，開(kāi)始在表面形成氧化硅膜。隨著溫度的升高，氧化硅膜逐漸變得穩(wěn)定，在1000℃左右可以與氧氣形成致密的氧化硅膜。可保持基本穩(wěn)定至1400℃。

5.氮化硅具有高硬度、耐磨性，莫氏硬度僅次于金剛石、立方氮化硼、碳化硼和碳化硅，并具有抗機(jī)械沖擊能力。

6.氮化硅是共價(jià)鍵化合物，很難致密化。有時(shí)加入添加劑，密度約為3.4(不同的成型方法密度不同，熱壓的密度較高，鋼的密度約為7.85.鈦合金的密度約為4.5.均以g/cm3計(jì))。

7.脆性是大多數(shù)陶瓷材料的共同問(wèn)題。連續(xù)纖維可用于增韌和增加其韌性。

應(yīng)用領(lǐng)域

1、航天軍工領(lǐng)域

航空制造是制造業(yè)中高新技術(shù)最集中的領(lǐng)域，屬于先進(jìn)制造技術(shù)，是新材料、新工藝和新技術(shù)的佼佼者。以飛機(jī)的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)為例，闡述航空制造中氮化硅的應(yīng)用。

 飛機(jī)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)

以飛機(jī)的渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)為例，壓氣機(jī)零部件溫度在650℃以下，目前主要采用鈦合金、鋁合金及耐熱鋼。燃燒室燃燒區(qū)溫度高達(dá)1800-2000℃，引入氣流冷卻后，燃燒室壁溫仍然在900℃以上，常用高溫合金（鎳基及鈷基合金）板材制造，為防燃?xì)鉀_刷、熱腐蝕和隔熱，常噴涂防護(hù)層，現(xiàn)采用彌散強(qiáng)化合金無(wú)需涂層可制備耐1200℃的燃燒室。

 陶瓷氮化硅耐熱，可在1400℃時(shí)仍然有高的強(qiáng)度、剛度（但超過(guò)1200℃時(shí)力學(xué)強(qiáng)度會(huì)下降），但比較脆，使用連續(xù)纖維加強(qiáng)的加強(qiáng)陶瓷可應(yīng)用于渦輪部件，特別是小發(fā)動(dòng)機(jī)的陶瓷葉片，渦輪外環(huán)和空氣軸承。此外，氮化硅陶瓷比密度小，密度僅為鋼軸承的41%，可有效降低飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)重量，減低油耗。

2、機(jī)械工程領(lǐng)域

氮化硅陶瓷摩擦系數(shù)小，有自潤(rùn)滑性，強(qiáng)度高，熱膨脹系數(shù)小，體積受溫度變化小，有效防球/密封環(huán)卡死，可制成軸承滾珠及機(jī)械密封環(huán)。

氮化硅陶瓷球強(qiáng)度大，可用于軸承制造，可承受?chē)?yán)酷的工作環(huán)境，工作壽命也高于一般軸承，但制作成本也比較高。

傳統(tǒng)的閥門(mén)是金屬材料，由于受金屬材料自身限制，金屬的腐蝕破壞對(duì)閥門(mén)耐磨性、可靠性、使用壽命具有相當(dāng)大的影響；一些應(yīng)用于石油工業(yè)的金屬閥門(mén)易受到化學(xué)腐蝕，失去工作能力。而氮化硅陶瓷優(yōu)良的耐腐蝕性、耐磨性、抗高溫性，能夠勝任這一領(lǐng)域。

氮化硅具有耐磨，耐熱性，用作蒸汽噴嘴，在800℃的鍋爐工作半年后無(wú)明顯損壞。其他耐熱蝕合金噴嘴在同樣條件下只能使用1-2個(gè)月。

另外氮化硅材料制作的粉碎刀片在食品加工也廣泛應(yīng)用，可大限度的減少雜質(zhì)污染食品，刀片耐用性也比較好。

3、超細(xì)研磨領(lǐng)域

氮化硅硬度高，硬度僅次于金剛石，立方氮化硼。因其消耗非常低，降低了研磨介質(zhì)的磨損及對(duì)研磨材料的污染，有利于獲取更高純度的超細(xì)粉體。

氮化硅研磨球

據(jù)說(shuō)氮化硅24小時(shí)的磨耗只百萬(wàn)分之一，氮化硅的磨損的確是驚人的低的。

4、汽車(chē)內(nèi)燃機(jī)材質(zhì)

目前汽車(chē)內(nèi)燃機(jī)耐熱部位制造材料為鎳基耐熱材料，工作溫度在1000℃左右。若采用陶瓷材料，則可以將工作溫度提高到1300℃，使發(fā)動(dòng)機(jī)效率提高30%左右。陶瓷具有較高的高溫強(qiáng)度和熱傳導(dǎo)性，可延長(zhǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)的使用壽命。

目前內(nèi)燃機(jī)使用的陶瓷材料有：氧化物基陶瓷、碳化物基陶瓷及氮化物基陶瓷（氮化硅），阻陶瓷發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)用化的主要障礙是陶瓷的脆性和由此導(dǎo)致的低可靠性。若能解決這個(gè)問(wèn)題，將會(huì)給人類(lèi)社會(huì)的發(fā)展提供強(qiáng)大的推動(dòng)力。

5、柴油機(jī)電熱塞（預(yù)熱塞）

在嚴(yán)寒時(shí)期柴油發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻時(shí)，電熱塞為提升啟動(dòng)性能提供熱、能。同時(shí)，要求電熱塞具有快速升溫和持久保持高溫狀態(tài)的特性。

氮化硅電熱塞

氮化硅陶瓷電熱塞升溫至1000℃時(shí)間（2s）比金屬電熱塞(3s)快，氮化硅工作溫度（約1200℃）比金屬電熱塞工作溫度（約1000℃）高。

除此之外氮化硅還可以做發(fā)熱體，廣泛應(yīng)用于直熱及貯水式、節(jié)能快熱式電熱水器，快熱式液體加熱、電暖、冷熱飲機(jī)、空調(diào)加熱器，直熱水龍頭、恒溫器、蒸氣發(fā)生器等家用、工業(yè)、商務(wù)用電熱器行業(yè)。

6、冶金領(lǐng)域

利用氮化硅陶瓷材料的化學(xué)穩(wěn)定性好及其優(yōu)異的機(jī)械性能，氮化硅在冶金領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。氮化硅具有優(yōu)異的熱氧穩(wěn)定性，抗熱氧化溫度可達(dá)1400℃，使用溫度達(dá)1200℃。在中性或者還原氣氛中使用溫度可達(dá)1800℃。此外氮化硅熱膨脹性小，可用于極冷急熱的工況環(huán)境。