Si₃N₄（氮化硅）陶瓷因其优异的性能被作为关键材料而广泛应用于冶金、核反应堆支撑、航空航天以及汽车发动机等重要领域。Si₃N₄作为强共价键化合物,多采用热压、气压等高成本的烧结方式,因烧结温度高,生产条件及设备要求苛刻,低温无压烧结成为目前研究的热点。本课题以Si₃N₄陶瓷的低温制备为基础,提出了一种在传统空气电炉中Si₃N₄陶瓷无压烧结技术,采用Li₂O基烧结助剂,实现了低温空气条件下Si₃N₄陶瓷的制备。研究了以Li₂O-Al₂O₃和LiAlO₂两种体系为基础的烧结助剂在不同温度和不同配比下对Si₃N₄陶瓷致密化行为的影响。（1）设计了在传统空气气氛电炉中Si₃N₄陶瓷的烧结方法,通过对烧结过程中系统的气相组成和可能发生的反应及其产物进行分析,认为试样所处条件为微正压N₂气氛,且烧结过程中试样本身以及所埋粉体仅生成少量Si₂N₂O,证明了在本实验方法和条件下Si₃N₄陶瓷烧结的可行性。（2）采用Li₂O-Al₂O₃烧结助剂（Li₂O由Li₂CO₃引入）实现了Si₃N₄陶瓷的低温烧结。当烧结助剂加入量一定时,随着烧结温度的提高,试样致密化程度增高。当烧结温度一定时,随着烧结助剂中Li₂CO₃加入量的增加,试样的质量损失率随之增加,而线收缩率、相对密度、β-Si₃N₄转化率呈现先增加后减小的趋势。当烧结温度为1650℃,烧结助剂中Li₂CO₃和Al₂O₃摩尔比为0.7:1时,试样的致密化程度最高,其相对密度为92.6%,β-Si₃N₄转化率接近55%。通过试样SEM图可看到明显的棒状β-Si₃N₄晶粒,随着温度的升高,β-Si₃N₄数量增加且晶粒尺寸变大,但以Li₂O-Al₂O₃为烧结助剂的试样残余气孔数量较多且孔径较大。（3）对摩尔比为1:1的Li₂CO₃和Al₂O₃混合粉末在1000℃保温2 h进行预处理,合成了LiAlO₂粉末,其平均粒径约为1μm。当Al₂O₃相对含量较高时生成少量LiAl₅O₈,当Li₂CO₃相对含量较高时出现部分残留的Li₂CO₃。（4）采用LiAlO₂烧结助剂体系时,Si₃N₄试样的致密化趋势与Li₂O-Al₂O₃烧结助剂体系大致相同,即随着烧结温度升高,试样的致密化程度增加。而随着残余Li₂CO₃的增多,试样的致密化程度随之减小。当烧结温度为1650℃,烧结助剂中Li₂CO₃和Al₂O₃摩尔比为0.7:1时,试样的致密化程度最高,相对密度达到95.2%,β-Si₃N₄转化率接近63%,与Li₂O-Al₂O₃烧结助剂体系相比,试样的致密化行为得到显著改善。通过试样显微形貌分析发现,β-Si₃N₄晶粒尺寸随着烧结温度的升高而增大,但较高含量的Li₂CO₃会抑制β-Si₃N₄晶粒的长大。烧结助剂的预处理使试样的致密化行为得到改善且残余气孔显著减少。