随着飞行器飞行马赫数的提高、飞行距离的延长,对天线窗口材料提出了更加苛刻的要求,现有的透波材料无法满足应用需求。氮化硅基陶瓷材料由于其优异的力、热、电综合性能及良好抗热震和耐烧蚀性能,已成为继熔石英之后重点发展的新一代耐高温透波材料。但致密氮化硅材料的介电常数偏高,在拓宽天线罩工作频段与缩减瞄准误差等方面仍存在一定的局限性,多孔化是实现其介电性能优化的有效途径。因此,开展新型孔隙率连续梯度宽频透波/防隔热/承载一体化Si₃N₄基透波材料的研究具有重要的理论意义和应用价值。本文以多孔氮化硅基陶瓷为研究对象,采用有机流延成型技术实现均质及孔隙率梯度多孔氮化硅材料的制备。通过流延成型工艺的优化制备出高性能的流延生带,揭示了多孔Si₃N₄材料组织演变及其对材料力学和介电性能的影响规律,并在其基础上通过多层梯度多孔氮化硅材料介电性能的模拟计算,实现了孔隙率梯度多孔氮化硅材料的结构优化、制备与性能表征。溶剂种类、分散剂种类及含量、固相含量、粘结剂和增塑剂含量均影响Si₃N₄基陶瓷材料流延浆料的流变性能。聚乙烯吡咯烷酮（PVP）可有效分散Si₃N₄基陶瓷粉体,浆料的粘度随着固相含量和粘结剂含量的增加而增大,随其增塑剂与粘结剂比值（R值）的增大呈先减小后增加的趋势。其优化组分的配比为:以体积比1:1:1的乙醇、甲苯和NMP作为溶剂,1.5wt%PVP为分散剂,7wt%聚乙烯醇缩丁醛（PVB）为粘结剂,质量比1:1的聚乙二醇400（PEG400）和邻苯二甲酸二丁酯为复合增塑剂,R值为1,固相含量低于35vol%。阐明了造孔剂和烧结工艺对材料致密化行为、孔隙率、α→β-Si₃N₄的相变、β-Si₃N₄晶粒形貌的影响规律与机理。多孔Si₃N₄陶瓷材料的主要致密化机理为溶解-沉淀-析出和气-液-固（VLS）生长。气压烧结温度由1800^oC提高至1900^oC,促进了烧结过程中Si₃N₄材料的溶解-沉淀-析出和VLS生长效应,实现了α→β-Si₃N₄的完全相转变。气相传质促进了β-Si₃N₄棒晶的原位生长,且β-Si₃N₄棒晶的长径随造孔剂含量的增加而增加,这主要归结于高气孔率对气相传质的促进效应。多孔Si₃N₄陶瓷材料具有优异的力学性能,33%气孔率材料的抗弯强度和断裂韧性分别高达180MPa和3.2MPam^-1/2,这主要归结于材料烧结过程中自韧化β-Si₃N₄棒晶的原位生成。多孔Si₃N₄陶瓷材料具有优异的介电性能,其介电常数随着造孔剂含量的增加不断降低,造孔剂含量由12.5vol%增加到40vol%,多孔Si₃N₄陶瓷介电常数由4.0降低至2.38,这主要是由于造孔剂的增加显著增加了材料的气孔率。基于电磁波传输的传输线理论,模拟计算了介电梯度多孔材料的电磁波传输效率,实现了孔隙率梯度多孔Si₃N₄陶瓷的结构优化设计。利用有机流延成型和气压烧结技术,制备出结构因子0.5、介电常数4.00?2.46递减的11层孔隙率梯度的多孔Si₃N₄基宽频透波陶瓷,其2～20GHz频段的电磁波透过率>72%,测试结果与理论计算结果吻合较好。