氮化硅（Si3N4）是一種由硅和氮組成的共價鍵化合物，于1857年被發(fā)現(xiàn)，早期有些學者尤其是德國的研究者們并不完全認同其化學組成，后來大量的研究證實了該化學式的正確性，直到現(xiàn)在被廣泛引用。然而，在誕生以后的一百多年時間里，氮化硅材料一直沒有出現(xiàn)大規(guī)模的應用。
陶瓷形式的氮化硅最早是由英國發(fā)展起來的。該陶瓷材料在1955年首次生產(chǎn)，主要用于熱電偶管、熔融金屬坩堝和火箭噴嘴。這種類型的材料是將金屬硅粉末壓坯再經(jīng)升溫和沖入氮氣氮化形成的，后來被稱為反應結合氮化硅。由于這種反應燒結氮化硅一般含有25%左右的氣孔，致密化程度不夠高，因而未能體現(xiàn)氮化硅材料的高強度和硬度等性能。
1960年，Parr、Martin和May等發(fā)表了關于反應結合氮化硅性質和結構的綜述，概述了他們所開發(fā)的技術，這些技術為后續(xù)的氮化硅陶瓷發(fā)展提供了很大的技術支撐。
20世紀70年代，美國開始了大規(guī)模的氮化硅材料開發(fā)計劃。美國國防部在1971年開始與福特汽車公司和西屋電氣公司進行五年發(fā)展規(guī)劃的項目合作。該項目旨在探究氮化硅替代傳統(tǒng)發(fā)動機材料，開發(fā)陶瓷燃氣渦輪發(fā)動機的可行性。項目早期就意識到，由于熱壓只局限于生產(chǎn)簡單形狀的氮化硅，而燃氣渦輪發(fā)動機零部件都是異形件。除非通過改進氮化硅陶瓷制造工藝，否則無法實現(xiàn)陶瓷材料在發(fā)動機方面的應用。
1976年，Terwilliger和Lange在西屋實驗室偶然發(fā)現(xiàn)，氮化硅粉末無需施加機械壓力就可以燒結，在高于正常溫度的條件下對摻雜氧化鎂、氮化硅粉末進行熱壓實驗。當不施加常規(guī)壓力時，氮化硅粉末圓筒仍然發(fā)生了明顯的收縮。因此，可以認為在石墨模具的有限空間內(nèi)，氮化硅的蒸發(fā)損失得到了抑制，從而能夠發(fā)生整體致密化，這是高密度氮化硅陶瓷發(fā)展的重要一步，在這一基礎上發(fā)展了無壓燒結氮化硅。
在高溫燒結時，氮化硅高溫分解非常顯著，僅靠單純的埋粉已經(jīng)無法抑制，需要進一步提高工藝抑制氮化硅高溫分解，促進燒結體致密化。于是，便發(fā)展了氣壓燒結氮化硅。1976年，日本Mitomo報道了在1450℃-1900℃，10atm氮氣壓力條件下，進行Si3N4陶瓷燒結的研究，這是最早的氣壓燒結氮化硅陶瓷方法。
上述關于氮化硅陶瓷的多種燒結工藝是幾代陶瓷科研人員為解決氮化硅陶瓷不同的工程應用不懈努力的成功結果。近來陸續(xù)發(fā)展的放電等離子體燒結和微波燒結等新技術給氮化硅應用又開拓了新的途徑。
就應用來看，無論是從飛入太空的火箭到在公路上飛馳的汽車，還是從無堅不摧的刀具到堅硬的人造骨骼，氮化硅陶瓷已經(jīng)成為工業(yè)技術特別是尖端技術中不可缺少的關鍵材料，是代表現(xiàn)代材料科學發(fā)展的主要方向之一
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