氮化硅具有良好的机械性能、抗氧化性和电绝缘性,是一种综合性能优良的材料。通过研究发现,氮化硅陶瓷还具有良好的理论热导率。随着高性能电力电子器件需求的不断增加,解决电子器件的散热问题成为发展高性能电力电子器件重点,而氮化硅材料被认为是一种具有潜力的高速电路和大功率电子器件散热基板和封装材料,所以如何提升氮化硅材料的实际热导率得到了科研人员的关注。本文以α-Si₃N₄粉体和β-Si₃N₄晶须作为原料,选用PVA、甘油、液体石蜡作为有机添加剂,通过轧膜成型制备出氮化硅生坯,最终采用气压烧结的方法制备出晶粒定向排列的氮化硅陶瓷材料。采用X射线衍射仪、扫描电镜、透射电镜、力学性能测试仪、激光导热分析仪等分析测试手段对材料的组成,微观组织结构、力学性能、热导率、取向因子等进行研究,分析总结出β-Si₃N₄晶须的含量、烧结助剂的含量对制备的氮化硅性能的影响。经过研究表明,在氮化硅陶瓷中,β-Si₃N₄晶须的加入起到了模板晶粒的作用,其在烧结过程中能够诱导新的β-Si₃N₄晶粒依附其生长,并产生与其相似的取向。随着β-Si₃N₄晶须含量的增多,氮化硅陶瓷的定向程度增加,在特定方向的热导率随着定向程度的增加而提高。当β-Si₃N₄晶须含量为15 wt..%和20 wt.%时,IOP和F取向因子为5.1,3.6和0.39,0.42,热导率为51 W/（m·K）和50 W/（m·K）。β-Si₃N₄晶须的加入对氮化硅陶瓷的力学性能也会产生影响,随着β-Si₃N₄晶须含量的增加,氮化硅陶瓷抗弯强度呈现出先增长后下降的趋势,断裂韧性随着β-Si₃N₄晶须含量的增加而升高,在β-Si₃N₄晶须含量为20 wt.%,断裂韧性最大,为10.6 MPa·m^1/2。烧结助剂在氮化硅陶瓷的制备过程中不可缺少,烧结助剂含量增加,烧结时液相增加,溶解-沉淀速率和传质速率都较快,能够加快氮化硅的相变和晶粒的生长,有利于新出现的β-Si₃N₄晶粒依附β-Si₃N₄晶须生长,氮化硅陶瓷的定向程度增加,在烧结助剂含量为10 wt.%时,IOP和F取向因子为5.27和0.36。烧结助剂对热导率和力学性能的影响表现在两个方面:在力学性能上玻璃相的存在不利于力学性能的提升,但它可以通过改变晶粒尺寸和长径比调节氮化硅的断裂韧性;在热导率方面,烧结助剂形成的玻璃相会降低氮化硅陶瓷的热导率,另一方面它又能够促进陶瓷的致密化和促进经晶粒的生长以及相变的进行,提高添加β-Si₃N₄晶须作为模板晶粒的氮化硅定向程度来提升特定方向的热导率。