随着光伏和电子信息产业的跳跃式发展,多晶硅需求量随之快速增加。在水性切割高纯硅的过程中,高达50-52%的晶体硅以硅粉的形式进入以碳化硅为磨料的切割液中,因不能满足切割要求而成为废料浆。浆中硅粉和碳化硅的粒径较细小,物化性质相似,分离极其困难,回收率较低。Si3N4-SiC制品具有良好的抗热震性、抗高温蠕变性、抗酸碱性、抗氧化性及抗侵蚀性能,在冶金、化工和能源等行业具有广阔的应用。因此,本文的研究目的是要找到利用多晶硅废料制备Si3N4-SiC复合材料的工艺路线。本文利用多晶硅废料进行了高温氮化制备Si3N4-SiC复合材料的探索。对多晶硅废料进行了物相和主要成分分析,探索利用电磁感应加热制备Si3N4-SiC复合粉体和反应烧结制备Si3N4-SiC复相陶瓷的生产工艺,并测定了最优条件下氮化产物的性能。获得主要结论如下:（1）通过对多晶硅废料进行XRD、SEM、XRF、化学定量分析、粒度分析等,可知废料主要物相组成为金属Si、SiC和Fe2O三种物质。其中金属Si的含量为53.45%,SiC的含量为40.60%,Fe2O3的含量为4.02%。多晶硅废料中所含的物质均为细粒物质,主要由较大颗粒SiC和较小颗粒金属Si组成。粒度主要分布在0.3-19.8μm之间,其中范围在0.3-4.8μm之间的颗粒占总体积的50%;在4.8-19.8μm范围内的占总体积的40%。（2）通过以多晶硅废料为原料,氯化铵为添加剂,在感应加热条件下采用直接氮化法可以在氮气气氛中成功制备Si3N4-SiC复合粉体,合成粉体的主要成分为α-Si3N4、β-Si3N4和SiC。保温时间为20分钟时可以合成氮化程度较高的Si3N4-SiC复合粉体,氯化铵添加量为40%时可获得α-Si3N4含量较高的氮化产物。氮化硅主要由硅粉氮化和铵盐分解反应两种方式生成,反应期间保温时间越长氮化越完全,氯化铵含量越高氮化程度越高,α-Si3N4含量越高。（3）最佳制坯条件为制坯压力300MPa,保压3min,此条件获得的生坯密度为1.953g/cm3。通过对氮化温度和氮化时间的研究,探索出较优的氮化条件。当最终氮化温度为1400℃时,保温时间为3h,坯体厚度10mm,各项性能均达到最优值。经测试得出该条件下试样密度为2.341g/cm3,气孔率为18.7%,抗压强度为164.9MPa。通过对陶瓷烧结致密化过程的研究,可知在烧结过程中,晶粒重排阶段产生液相的质量和数量对坯体的致密化有重要作用。对实验结果进行分析可知,烧结较致密的坯体均可见玻璃相与晶粒紧密相连;相反,不致密的试样其断面气孔清晰可见,可以清楚的看到短柱状的β-Si3N4和纤维状的α-Si3N4分布于SiC颗粒之间,而且材料内部的液相明显减少。同时,在SiC含量较大的试样断面中,可见SiC颗粒有轻微团聚现象。同时,通过对复合材料增韧机理的分析和研究,可知在Si3N4-SiC复合材料烧结过程中存在三种主要的增韧机理使得材料获得优良的力学性能,即可以消耗裂纹扩展能量的裂纹偏转机理和内应力增韧,和可以增加材料内部连接的氮化硅自增韧机理。通过这些研究表明利用多晶硅废料制备Si3N4-SiC复合材料的工艺是可行,在后续实验中可以考虑引进具备控温装置的感应加热设备,从而研究不同的氮化温度对氮化制品的影响。同时考虑在反应烧结过程中加入Y2O3、Al2O3等添加剂以此来提高Si3N4-SiC复合材料的性能。在压制坯体时可引入粘结剂和抽真空等工艺,以此来提高制品性能。