氮化硅陶瓷因其弯曲强度和断裂韧性等优异的力学性能和机械性能而被应用于许多方面,但目前来说,韧性有待进一步提高,而氮化硅自身为灰色,颜色单一性使其在很多应用中受到了限制。那么制备出一种多色的高韧性氮化硅陶瓷材料,就显得尤为重要。本文以α-Si₃N₄粉为原料粉体,通过添加三元烧结助剂氧化钇、氧化铝和氧化镁并调整其最佳比例来改变液相的含量以及组成,促使其在生成长径比较大的柱状晶的同时致密性能到提高,得到高韧性的氮化硅陶瓷。通过添加不同颜色的着色剂氧化钆、碳化硅和氧化镱来对氮化硅进行颜色的调控,分别得到了灰绿色、绿色和棕色三种新的颜色的氮化硅陶瓷。本文采用的成型技术是干压-冷等静压成型,制备出了规则形状的无缺陷块体。为了选择最佳的烧结温度,分别在1800°C、1830°C、1850°C三个温度下气压烧结2h,得到多色的氮化硅陶瓷材料。通过对材料的致密度、弯曲强度和断裂韧性、物相、显微结构以及颜色进行测试分析,主要分为三个体系,根据测试数据发现温度越高,致密性越好,其中1850°C烧结制备得到的氮化硅综合性能相对较好,这是因为高温促进了液相的流动。α-Si₃N₄完全转化成了β-Si₃N₄,形成了许多长径比较大的晶粒,且液相分布均匀,颜色比较稳定。第一个为氧化钆体系,当氧化钆添加量为4wt%时,制备得到的氮化硅综合性能最好,相对密度为98.63%,弯曲强度达到了848±86MPa,断裂韧性达到了10.42±1.05MPa·m^1/2,根据反射率波长曲线图分析和光学显示一致,颜色呈现灰绿色。XRD数据图中仅有β-Si₃N₄,说明着色剂可能存在于玻璃相中。第二个为碳化硅体系,当碳化硅添加量为6wt%时,氮化硅综合性能最好,相对密度为98.7%,弯曲强度达到了909±25.99 MPa,断裂韧性达到了10.56±0.78 MPa·m^1/2,颜色显示为人眼清晰可辨的绿色。XRD数据图中除了β-Si₃N₄相,还检测到了Si C相,说明碳化硅以第二相的形式存在于氮化硅中。第三个为氧化镱体系,当氧化镱添加量为4wt%时,氮化硅综合性能最好,相对密度为98.9%,弯曲强度达到了900±30.81MPa,断裂韧性达到了9.94±0.5MPa·m^1/2,根据反射率波长对比图,出现峰值时波长范围介于黄色和红色之间,所以颜色显示为棕色。XRD数据图中仅有β-Si₃N₄,说明着色剂可能存在于玻璃相中。