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Si3N4陶瓷具有高硬度、高耐磨、高强度、高导热、优异的抗热震和抗氧化性能等特性,被广泛用于航空航天、机械工业、装甲、基板等领域。但由于固有的高硬度、脆性和绝缘性,Si3N4陶瓷传统机加工成本高且无法进行EDM加工,难以实现形状复杂和微型化的零部件加工。同时,由于其绝缘特性,PVD涂层技术在Si3N4陶瓷刀具上应用效果较差,导致无法利用此技术来显著提高Si 3N4陶瓷刀具的切削性能。因此,开发具有优异导电性能的Si3N4基陶瓷具有重大的意义。本论文以TiC、TiN、TiCN和ZrB2作为导电第二相,利用热压工艺制备Si 3N4基导电陶瓷,并对其综合性能和应用进行了深入研究。首先以TiC和TiN粉为导电相,利用热压烧结制备了Si3N4-TiC和Si3N4-TiN导电陶瓷,并对其力学、电学及电火花加工性能进行对比研究。研究表明,Si3N4-TiN导电陶瓷具有较好的高温稳定性,而Si3N4-TiC在高温下则转变为Si3N4-TiC0.5N0.5-SiC导电陶瓷。高含量TiN和TiC的增加均有助于提高Si3N4的硬度,但降低其断裂韧性。与TiN相比,TiC可以更好地改善Si 3N4致密化、导电性能及电火花加工性能。在电火花加工过程中,材料去除机制主要为Si3N4氧化和高温分解。Si3N4基导电陶瓷的电阻率和Si3N4含量越低,其电火花加工后表面粗糙度和材料去除率越低。然后以TiC0.5N0.5粉为导电第二相,利用热压烧结制备了Si3N4-TiC0.5N0.5陶瓷,研究了TiC0.5N0.5含量对其力学、电学、PVD涂层和切削加工性能的影响。研究表明：Si3N4-TiC0.5N0.5陶瓷具有较好的高温稳定性,TiC0.5N0.5含量的增加可以降低Si 3N4陶瓷电阻率,并改善硬度,但降低抗弯强度。同时,TiC0.5N0.5含量的增加可以改善Si 3N4陶瓷刀具表面的PVD涂层厚度、结合强度和硬度,进而有效提高刀具耐磨损性能和切削寿命。其刀具的磨损机制均以机械摩擦导致的磨粒磨损为主,伴随少量粘结磨损。最后采用ZrB2粉作为导电第二相,首次利用热压烧结工艺制备了Si3N4-ZrB2陶瓷,并对其化学反应性、致密化和热稳定性进行探索性研究。研究表明：在N2气氛高温热压烧结过程中Si3N4-ZrB2陶瓷会发生化学反应,在1500℃时反应较弱,在1600℃或更高温度时会发生显著反应,其反应产物可能包含ZrN、BN、ZrSi2、SiC或者Si,具体的产物组成取决于烧结温度。通过加入复合烧结助剂可在1500℃制备致密的Si3N4-20vol.%ZrB2陶瓷,ZrB 2含量的进一步增加虽然可以降低Si3N4-ZrB2陶瓷的电阻率,但却显著降低致密度。热压烧结的Si3N4-ZrB2陶瓷在1550℃热处理时,会发生高温化学反应,但样品致密度越高,其化学反应越弱,高温热稳定越好。因此,为了获得高热稳定性的Si3N4-ZrB2陶瓷,在低温下(1500℃及以下)实现其完全致密是必要的。