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对于半导体领域、微波通信领域和航天航空领域而言,材料的低介电损耗、优异的力学性能和良好的抗热冲击性是重要的条件,氮化硅（Si3N4）陶瓷因其优异的力学性能、不弱于氮化铝（Al N）的潜在热导率和优良的介电性能而得到广泛关注。因此氮化硅（Si3N4）成为目前宽应用领域的重要陶瓷基板材料。鉴于高纯Si3N4粉体氧含量与成本均偏高的情况,利用硅（Si）粉氮化的方式制备高性能氮化硅陶瓷成为近年来研究的热点。基于氮化硅陶瓷基板宽应用领域的低成本制备需求。本文主要研究气压烧结和无压烧结两种方式,研究不同烧结助剂含量对Si3N4陶瓷的力学性能、热学性能、介电性能和显微结构的影响规律,并通过退火热处理从而制备力学性能和介电性能等综合性能较为优异的Si3N4陶瓷。烧结助剂体系选择Mg O+Gd2O3和Mg Si N2+Gd2O3两种烧结体系,以纯Si3N4粉为原料,固定Gd2O3含量为4mol%,Mg O含量分别为3mol%、4mol%、5mol%、6mol%,经球磨、旋转蒸发、干燥、干压、冷等静压后利用气压烧结（GPS）的方式,研究不同Mg O含量对Si3N4陶瓷性能的影响。结果表明,烧结后样品中均检测不到α-Si3N4相存在,实现α-Si3N4相向β-Si3N4相的完全转变,随Mg O含量的增加,Si3N4陶瓷的孔隙率逐渐减小。当原料中Mg O的含量为4mol%时,Si3N4陶瓷的性能最佳,三点抗弯强度为899±15.2MPa,断裂韧性为7.8±0.17MPa·m1/2,热导率为77.8W/m·k,介电耗角正切为9.28×10-5。在Mg Si N2+Gd2O3烧结体系中,同样固定Gd2O3含量4mol%,Mg Si N2含量分别为4mol%、5mol%、6mol%、7mol%,制备块体来研究不同Mg Si N2含量对Si3N4陶瓷性能的影响。结果表明,随Mg Si N2含量的增加,Si3N4陶瓷的孔隙率同样呈现减小的趋势。当原料中Mg Si N2的含量为6mol%时,Si3N4陶瓷的性能最佳,三点抗弯强度为898.2±58.8MPa,断裂韧性为10.6±0.4MPa·m1/2,热导率为61.9W/m·k,介电耗角正切为9.10×10-5,其结果表明,利用气压烧结的方式,两种烧结助剂体系制备的Si3N4均具有较为良好的综合性能。在气压烧结研究结果的基础上,为了进一步探索低成本制备工艺,针对Mg O+Gd2O3+Si3N4氮化硅陶瓷无压烧结难以致密化的特点,通过添加一定量的Zr O2,选用Mg O+Gd2O3+Zr O2作为烧结助剂体系,以纯Si3N4中添加25mol%Si粉为原料,固定Gd2O3含量为4mol%,Zr O2含量为Si的1/10,Mg O含量分别为3mol%、4mol%、5mol%、6mol%,制备成块体后氮化并以无压烧结的方式制备Si3N4陶瓷,进而研究不同Mg O含量对Si3N4陶瓷性能的影响。结果表明随Mg O含量的增加,样品孔隙率随之减小。当原料中Mg O的含量为6mol%时,Si3N4陶瓷的性能最佳,三点抗弯强度为932.8±46MPa,断裂韧性为10.6±0.18MPa·m1/2,热导率为64.4W/m·k,介电耗角正切为1.62×10-2。最后对制备的Si3N4样品进行退火处理,其结果表明:样品经1300℃退火2小时后大部分的导电相（Zr N和Zr3N4）形成非导电相（Gd2Zr2O7和Zr O2）,所有样品的介电耗角正切相较于未退火样品均下降一个数量级。其中添加3mol%Mg O样品经过退火后,具有较好的综合性能,其热导率为70.5W/mk,三点抗弯强度为910.9MPa,断裂韧性为10.7±0.49MPa·m1/2。本研究基于Si粉原位氮化并结合Si3N4粉,以无压烧结的方式,成功制备出力学性能和介电性能等综合性能较为优异的Si3N4陶瓷,通过进一步的研究和开发,有望制备出应用于航空、轨道交通、微波通信等领域的氮化硅陶瓷基板。