近日，吉林大学刘冰冰、唐虎教授团队用一种“相变调控”的新思路，在原位高温高压条件下，让氮化硅陶瓷在保持高硬度的同时，也获得了出色的韧性，该研究成果在线发表于“Journal of Advanced Ceramics”先进陶瓷期刊。

论文地址：https://www.sciopen.com/article/10.26599/JAC.2026.9221366

复合氮化硅陶瓷SN-14样品的成分分析、微观结构及性能与行为综合展示

陶瓷材料通常硬、脆，这两个特性往往此消彼长。传统的复合思路是以不同材料优点来取长补短，但常常因为界面结合不佳、增强相分布不均，导致效果不理想。氮化硅（Si₃N₄）本身有多种晶型，γ相硬度极高，可超过35 GPa；β相高长径比，可用于增韧；本次研究中，α相作为前驱体的同时也部分保留，调控三相复合氮化硅陶瓷SN-14的综合性能。

氮化硅不同晶型间的相变难度差别很大，研究团队设计了一套“析出—致密化”的分步调控策略，以α-Si₃N₄粉体为前驱体，在高温高压下，促使γ相快速形核、析出，随后降低温度，减缓γ相的继续长大，同时促进剩余的α相转变为韧性好的β相，并让材料逐步致密化，最终在材料内部原位构筑出了α、β、γ三相均匀分布的复合陶瓷SN-14（α相 21.3%，β相 40.2%，γ相 38.5%），维氏硬度达26.34±0.61 GPa，断裂韧性达6.02±0.48 MPa·m¹/²。

小结

氮化硅陶瓷本身就被誉为结构陶瓷中的“全能冠军”，而这项研究进一步提升了其强韧协同性能。该研究思路为开发新一代高性能结构陶瓷提供了一条有前景的新路径，三相复合氮化硅陶瓷也有望在更多高端领域具有应用潜力。

编译整理 YUXI