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随着科学技术的快速发展，新能源、国防、航空航天等尖端领域或特殊行业对弹簧性能提出了新的要求:耐高温、耐腐蚀、耐磨损、绝缘、绝热等，传统的金属弹簧已无法满足这些要求。弹簧的性能往往成为整个设备系统的技术瓶颈，特别在高温环境中的应用表现的尤为突出。为了解决弹簧的这些性能要求，必须为弹簧的制备引入新材料。科研工作者逐渐把目光投入到高技术陶瓷领域，首先在弹簧领域中得到应用的是氧化锆陶瓷，其最高使用温度为800℃，但其无法满足1000℃及其以上的高温下使用。氮化硅陶瓷材料具有高强度、蠕变小、耐高温、耐腐蚀、耐磨损和抗热震性好等优点，是制备1000℃以上高温陶瓷弹簧的理想材料之一，但是由于其断裂韧性与氧化锆陶瓷相比较低，限制了其在弹簧领域的应用。因此提高氮化硅陶瓷的断裂韧性是制备氮化硅陶瓷弹簧的关键，也是保障弹簧使用安全性和可靠性的前提。 本文首先研究了烧结助剂对氮化硅陶瓷烧结性能和力学性能的影响，在此基础上制备了两种不同尺寸的β-Si3N4晶种。着重研究了β-Si3N4晶种对氮化硅陶瓷的增韧效果，从而确定最佳增韧方案，并分析了晶种增韧氮化硅陶瓷的热性能，最后利用其制备了氮化硅陶瓷弹簧。 本文对稀土氧化物及其组合作为氮化硅陶瓷烧结助剂的研究表明:含有8wt％稀土氧化物的氮化硅陶瓷，添加4wt％Al2O3，在1760℃通过常压烧结保温2h，相对密度达到95％以上，基本实现致密化，氮化硅中α-Si3N4全部转化为β-Si3N4。采用复合稀土氧化物作为烧结助剂与单一稀土氧化物相比，可以提高氮化硅陶瓷的断裂韧性和抗弯强度，其中（4wt％Y2O3+4wt％La2O3）体系性能最佳，抗弯强度达670MPa，断裂韧性达8.49 MP·am1/2，相比8wt％CeO2体系，抗弯强度提高了近15％，相比8wt％Y2O3体系，断裂韧性提高了30％以上。 本文通过调节烧结助剂成分和含量，制备了两种不同尺寸的β-Si3N4晶种，主要研究了晶种对氮化硅力学性能和显微结构的影响，结果表明:小尺寸晶种比大尺寸晶种对氮化硅相对密度和抗弯强度的影响较小，当其添加量为1wt％～3wt％时，氮化硅抗弯强度基本维持不变，相对密度略有降低。8wt％Y2O3体系的氮化硅断裂韧性分别随着两种晶种的加入先增加后降低，当添加量为3wt％时，断裂韧性都达到最大，添加大、小尺寸晶种的氮化硅断裂韧性分别由6.34 MP·am1/2提高到7.33和8.32 MP·am1/2，增幅为15.6％和30％以上。添加晶种的氮化硅陶瓷晶粒直径由单峰分布变为双峰分布，大长柱状晶粒的含量随晶种的添加先增加后降低，当晶种含量为3wt％时，大长柱状晶粒含量最多。显微结构分析表明，Si3N4陶瓷断裂韧性的提高，与因晶种加入而导致的Si3N4晶粒长径比和大长柱状晶粒含量的增加有关。 为进一步提高氮化硅陶瓷的断裂韧性，在(4wt％Y2O3+4wt％ La2O3)体系氮化硅中添加了小尺寸晶种，结果表明:当晶种含量为1wt％时，抗弯强度略有增加，断裂韧性最高达到9.47 MP·am1/2，与8wt％ Y2O3体系氮化硅相比断裂韧性提高了近50％，其抗热震指数高达84.80，具有优良的抗热震性能，但是其抗氧化性能不如8wt％ Y2O3体系氮化硅强，是因为其氧化过程中未形成Si2N2O层。利用其制备的陶瓷弹簧在室温和高温下都具有良好的弹性。