Sialon是由硅(Si)、铝(Al)、氧(O)和氮(N)组成的一类化合物。在低温和高温下均具有优异的硬度和机械强度、低热膨胀系数、优异的耐磨损性能和耐化学腐蚀性能。Sialon可用陶瓷的成型方法如挤出、压制和泥浆浇注来成型，然后再经过一定的热处理后可以烧结成接近理论密度的陶瓷体。Sialon材料具有优越的力学性能、热学性能和化学稳定性，是一种良好的高温结构陶瓷。Sialon的晶体结构与Si3N4相比较类似。理想的Si3N4结构是三个[SiN4]四面体共用一个角来形成空间的骨架结构，具有α和β型两种晶型。而在Si-Al-O-N四元体系中，由于四种元素的比例不同，形成的固溶体也不同，对应的Sialon种类分别为：α-Sialon、β-Sialon、O-Sialon、X-Sialon和AlN多型体(8H、12H、15R、21R、27R等)。最常见的是α-Sialon(MXSi12-(m+n)Alm+nOmN16-n，0≤m≤12，0≤n≤16，m=Kx，X≤2，K表示填隙金属原子的化合价)和β-Sialon。Sialon相不同，熔点和分解温度也不同，其中最稳定的是β-Sialon，它属于六方晶系，显微结构是六方柱状晶体，分子式为Si6-zAlzOzN8-z，基本性质如表1，β-Sialon由于其低密度、高硬度、韧性和耐腐蚀性、低热膨胀系数、抗蠕变和耐磨损性能而被用于先进的工程应用的研究。β-Sialon是β-Si3N4与AlN、Al2O3的固溶体，其结构和β-Si3N4相同，因此它的物理性质同Si3N4类似；又因其含有大量的Al2O3，所以它的化学性质同Al2O3接近。β-Sialon的组分用Si6-zAlzOzN8-z表示。在Si3N4-AlN-Al2O3-SiO2系统中，β-Sialon只沿Si3N4-Al2O3连线扩展；在℃时，其组分范围从Z=0到Z=4.2波动。β-Sialon的性能同Z值有关，随着Z值的增大，晶胞尺寸有所增大，因此键强相应的有所减弱，结构变为疏松，因此密度、杨氏模量、热膨胀系数和抗折强度有所下降。并且由于β-Sialon的晶粒通常呈长柱状，其在各种单一晶型的Sialon相中拥有最好的室温断裂韧性。1、Sialon的制备Sialon具有良好的物理和力学性能，广泛应用于冶金、电子、化工和航空航天等行业。Sialon材料是一种良好的高温结构材料，目前合成Sialon材料的方法有很多种，主要有直接合成法(高温固相反应法)、自蔓延高温合成法和还原氮化法。(1)直接合成法这种方法是合成Sialon的早期方法，采用氮化硅、氮化铝和氧化铝为原料。按照理论配比，经过高温固相来合成，单纯的固相传质较为困难，通常还会加入烧结助剂，这种方法对原料和制备工艺较为苛刻，既要保证反应原料的纯度，而且热处理条件需要达到℃以上并且进行热压烧结。(2)自蔓延高温合成法(SHS)采用单质硅或者二氧化硅、氮化铝和氮化硅为主要原料。在混匀和干燥后在10MPa的高纯氮气(N.%)气氛下，用发热体点燃经过混合烘干后的粉体顶端的钛颗粒，进而产生℃以上的高温，使得反应物开始燃烧(氮化反应)。该反应具有很强的放热效应，点燃后便可自发维持，并且以2mm/s的速率向四周蔓延。该燃烧合成反应的化学方程式可表示为：Si+N2+SiO2+AlN→Si6-ZAlzOzN8-z(1)此方法合成的优点为反应速率较快、能量损失率较低和制得的产物相对较纯。缺点和直接合成法一致，对原料的纯度要求较高，且制备工艺复杂，不适合大规模应用。(3)还原氮化法还原氮化法中以碳热还原氮化法应用最为广泛，铝热还原氮化法、硅热还原氮化法和多种还原剂共还原合成Sialon较少。总体来说，碳热还原制备Sialon的成本较低，且合成Sialon的效果相对于成本较高的铝热还原氮化法和硅热还原氮化法以及多种还原剂共还原差距不是特别明显。自Lee等人首次采用黏土通过碳热还原氮化法成功制备出了β-Sialon粉体以来，还原氮化天然铝硅酸盐矿物合成Sialon成为一种低成本合成Sialon的切实可行的一种路径。到目前为止，已有大量工作以高岭土为主要原料通过碳热还原氮化法合成β-Sialon粉体]。曹瑛等人]采用硅作为还原剂，通过硅热还原氮化粉煤灰制备Sialon粉体。侯新梅等人则采用铝作为还原剂，通过铝热还原氮化法制备出矾土基β-Sialon。在这些工作中还原剂起到重要作用。由于碳来源广泛且价格相对较低，碳热还原氮化法获得广泛应用，并且通常为提高还原程度而引入过量的碳。但是过量的碳还原剂浪费资源的同时也会阻碍合成β-Sialon过程中的固相传质。姜涛等人通过制备不同种类的Sialon陶瓷，系统的阐述了在单相Sialon陶瓷中β-Sialon相的强度和韧性是最高的。而α-Sialon相的硬度和耐磨损性能最好，O-Sialon相的抗氧化性最好。王瑞生等人采用广西高岭土制备β-Sialon，探究了不同的烧结助剂和不同的成型压力对其性能的影响。结果表明，适当的提升热处理温度和延长保温的时间有助于β-Sialon的形成。烧结助剂的催化效果TiO2要优于白云石，并且随着成型压力的升高，在试样中生成的β-Sialon相逐渐减少。FatihCalskan以由卡纳高岭土和炭黑为原料，研究了高能行星研磨(HEPM)对由卡纳高岭土通过碳热还原氮化(CRN)合成的β-Sialon粉末的纯度及其随后的烧结行为的影响。结果表明，通过行星球磨机研磨过的原料粒度更均匀，烧结而成的β-Sialon样品具有较好的机械性能。2、Sialon的应用及发展2.1Sialon的应用Sialon主要应用在以下几个方面：(1)可利用其高硬度作为耐磨材料；(2)利用其较好的韧性和抗热震性能，扩散系数小等优点，可以将其用作金属切削刀具；(3)Sialon材料作为发光材料的研究和开发工作得到了广泛的开展。2.2Sialon的发展由于Sialon具有优异的性能，近些年来，人们对其进行了大量的研究。Sialon的合成研究主要集中在如何降低成本、控制微观结构来提高材料的性能上。对Sialon复相材料进行探讨和研究，可以使得材料的各项性能进一步提升，最后可以制备出符合理论设计和实际应用预期的材料。Sialon材料还有待于人们对其展开更深入的研究，来让Sialon材料应用在更广泛的领域。
