氮化矽（silicon nitride）

氮化矽是 Si3N4——高溫工程陶瓷中韌且抗熱震的成員，因能在同時有熱、機械荷載與驟然溫度變化的環境下存活而受珍視。它是高速滾動軸承（油電混合與工具機軸承中那些白色滾珠）、加工鑄鐵與超合金的切削刀片、以及預熱塞與渦輪增壓器轉子等引擎零件的首選陶瓷，也用於必須從熾紅高溫直接浸入冷水而不開裂的零件。在結構陶瓷中它以一個罕見組合脫穎而出：既相當韌、又極為抗熱震。

Si3N4 是由 SiN4 四面體共角相連的共價鍵結陶瓷，有 alpha 與 beta 兩種形式。使它特別的性質是它的自我補強顯微組織。當氮化矽被緻密化時——幾乎總是用液相燒結助劑如氧化釔與氧化鋁，因為強共價鍵抗拒固態燒結——它會長出細長、桿狀的 beta 晶粒，像一堆火柴棒般互鎖。穿過這種顯微組織的裂縫被迫去架橋並拔出那些桿狀晶粒，這吸收能量、提升破裂韌性（約 5 到 8 MPa sqrt(m)，遠高於一般氧化鋁）。它的低熱膨脹加上不錯的熱傳導與強度，給出優異的熱震參數，因此它能承受會震碎氧化鋁的快速淬冷。

那份韌性、硬度、高溫強度與熱震阻抗的融合，再加上低密度（它比鋼輕得多），正是氮化矽在嚴苛的旋轉與切削工作中勝出的原因：跑得比鋼更快更冷的軸承球、切削刀片與高溫引擎件。誠實的提醒有二。第一，它昂貴且難製造：強鍵意味著純料無法無壓燒結，因此需要燒結助劑、熱壓或氣壓燒結，而那些助劑會留下玻璃質晶界相，在最高溫下軟化並限制抗潛變能力。第二，如同每一種陶瓷，它脆且受缺陷限制——它的韌性買到的是可靠性，而非對破裂的免疫。