Si3N4 es un compuesto basado principalmente en enlaces covalentes. Los vínculos son fuertes y la direccionalidad de los vínculos es fuerte. La formación y migración de defectos en la estructura requiere mucha energía, es decir, el coeficiente de difusión de defectos es bajo (desventajas) y es difícil de sinterizar. Entre ellos, el enlace covalente Si- El componente N es del 70% y el enlace iónico es del 30%. Al mismo tiempo, debido a que la estructura del Si3N4 en sí no es lo suficientemente densa, para mejorar el rendimiento, es necesario agregar una pequeña cantidad de auxiliar de sinterización de óxido y se densifica mediante sinterización en fase líquida.
El Si3N4 contiene dos formas cristalinas, una es -Si3N4, cristales aciculares, de color blanco o blanquecino, y la otra es -Si3N4, de color más oscuro, en forma de densos poliedros granulares o prismas cortos. Ambos son sistemas cristalinos hexagonales y ambos son redes espaciales tridimensionales compuestas de [SiN4]4-tetraedros que comparten esquinas de vértice.
A altas temperaturas, la fase es termodinámicamente más estable, por lo que la fase sufre un cambio de fase y se convierte en fase. Por lo tanto, cuando se sinteriza polvo de Si3N4 con alto contenido de fase, se pueden obtener granos de Si3N4 largos y de grano fino, lo que mejora la tenacidad a la fractura del material. Sin embargo, el crecimiento anormal de partículas debe controlarse durante la sinterización cerámica, lo que provoca la aparición de poros, grietas y defectos de dislocación que se convierten en la fuente de fractura del material.
