目前，在浇注料中添加预合成的SiAlON粉体，成本高，又难以达到理想性能。郑州大学的研究人员采用加水振动成型通过原位氮化反应形成SiAlON结合刚玉材料，并研究其对高温强度和抗热震性能改善的机理，期望开发出具有较好高温使用性能的SiAlON结合刚玉浇注料。
    用粒度为6～3、3～1和1～0.08 mm的板状刚玉(w（Al2O3）>99.0%)为骨料，以≤0.088 mm和≤0.044 mm的电熔白刚玉(w（Al2O3）>99.0%)、α-Al2O3微粉(w（Al2O3）>99.0%，粒度小于5 μm)、水合氧化铝(w（Al2O3）>80.0%)和Si粉(w（Si)>98.5%，粒度≤0.044 mm)为基质。配比中6～3、3～1和1～0.08 mm的骨料的质量分数分别为30%、25%和15%，基质料的质量分数为30%。配料中Si粉的加入量(质量分数)分别为0、3%、6%和9%。由于Al粉容易水化，因此，本试验中不引入Al粉，其含量用Al2O3替代，对应SiAlON(以Si3Al3O3N5计)的理论含量分别为0、10%、20%和30%。配好的物料加水混匀后，振动浇注成25 mm×25 mm×125 mm的试样，于室温下养护24 h后脱模，经110 ℃ 24 h干燥后，在氮化炉内进行氮化反应烧结，烧成温度为1 500 ℃，保温时间为5 h。
    检测试样的体积密度、显气孔率、常温抗折强度、高温抗折强度（1 000、1 200和1 400 ℃ 0.5 h）。用水冷法测定烧后试样的抗热震性(ΔT=1 100 ℃、水冷1次和3次)，用热震后的残余强度和强度保持率来评价材料的抗热震性。用XRD分析烧后试样的物相组成，并计算试样中的各物相含量。用SEM观察经1 400 ℃高温抗折试验后试样的断口形貌，用能谱分析仪(EDS)进行微区元素分析。
    结果表明：随SiAlON生成量的增加，成型所需加水量增加，SiAlON结合刚玉浇注料的常温抗折强度、体积密度下降，显气孔率略有增加，线变化率从微收缩到微膨胀；材料的高温抗折强度和抗热震性能明显提高，热震后的残余强度保持率从不含SiAlON的纯刚玉浇注料的16%左右提高到50%左右。显微结构研究发现，SiAlON结合刚玉材料基质内有大量直径约1 μm、长约5 μm的柱状晶粒和部分板状晶粒，结合EDS分析可知，柱状和板状晶粒由Si、Al、O和N元素构成，表明SiAlON晶体已发育完整。并且在原位形成的SiAlON与刚玉之间多为直接结合，提高了材料的高温强度和抗热震性能。
（摘编自《北京科技大学学报》2010，№2）