1.2 金屬Si
金屬硅熔點為1412℃，在高溫氮化條件下控制適當?shù)臍夥漳茉缓铣蒘i3N4、SiC、SiO2、Si2N2O等耐火中常用的化合物，因此也是耐火材料中較為常用的金屬添加劑。李改葉采用電熔白剛玉連續(xù)顆粒、活性Al2O3微粉、SiO2 微粉, SiC 粉、Si 粉作為原料，研究金屬Si 粉作為添加劑，對Al2O3-SiC 的性能改善。結(jié)果表明，金屬Si 粉能改善Al2O3-SiC 材料的氣孔率、體積密度、常溫耐壓強度等常規(guī)物理性能，并且可以優(yōu)化微觀結(jié)構(gòu)，由于金屬Si 的塑性和延展性，可以改善Al2O3和SiC 直接的脊性結(jié)合，將兩者“拉”在一起，使得結(jié)構(gòu)更加緊密。洪彥若等采用金屬Si 塑性相復(fù)合Al2O3-SiC耐火材料，制取了比同類型產(chǎn)品具有更低的顯氣孔率、更高的體積密度、常溫耐壓強度和常溫抗折強度的產(chǎn)品。同時，高溫行為研究表明，添加相對低熔點的金屬，并不會降低材料的高溫力學性能，其高溫抗折強度(17.5MPa)明顯大于棕剛玉-碳化硅磚(12.5MPa)和剛玉-莫來石磚(6.5MPa)；其抗渣、堿、鐵侵蝕性要優(yōu)于棕剛玉-碳化硅磚和剛玉-莫來石磚。
肖俊明采用SiC 粗、中、細顆粒和Si 粉作為原料，成功制備了以Si3N4 為結(jié)合相的Si3N4-SiC 復(fù)合材料，試樣氣孔率24%、體積密度2.42g/cm3、常溫抗折強度為79.45MPa、高溫抗折強度(1280℃)為93.48 MPa。洪彥若[1]采用采用金屬Si 和SiC 作為原料在氧化氣氛下制取Si3N4-SiC 磚，制取了氣孔率17%、體積密度2.48 g/cm3、抗折強度30.7MPa的試樣，燒結(jié)過程中熔點很高的Si3N4 在1450℃就能和SiC 很好地結(jié)合，這是因為金屬Si 在反應(yīng)條件下氧化生成SiO2和Si2N2O 等化合物，新生成的產(chǎn)物與金屬Si 一起促進了活性燒結(jié)；該方法與用氮化反應(yīng)燒結(jié)工藝和保護氣氛下高溫熱壓Si3N4和SiC 相比，大大降低了成本。
已有研究者采用多晶硅廢料，制備出氮化硅結(jié)合碳化硅產(chǎn)品。多晶硅廢料中主要成分為金屬Si 和SiC，在氮化氣氛下高溫燒結(jié)，原位生成Si3N4，制備出性能比傳統(tǒng)Si3N4-SiC 復(fù)合材料性能更好的SiC/Si3N4 復(fù)相結(jié)合SiC 耐火材料，不僅可實現(xiàn)多晶硅廢料的再利用，減少廢料對于環(huán)境的污染，還能大大降低生產(chǎn)成本，為金屬原料在耐火材料中的應(yīng)用的理論研究做出了貢獻。
1.3 金屬Si 和金屬Al
一些研究表明，金屬鋁對于金屬硅的反應(yīng)有促進作用。人們通常在耐火原料中同時添加金屬Si 和金屬鋁，以制備β-sialon 以及β-sialon 復(fù)合材料，由于金屬的存在，在較低的溫度下即可形成液相，對于反應(yīng)的進行有促進的作用，活化中間產(chǎn)物的形成對于反應(yīng)也有促進的作用。
董鵬莉采用硅粉、鋁粉、氧化鋁微粉合成單相β-sialon；采用硅粉、氧化鋁微粉、碳化硅微粉合成了β-sialon 復(fù)合材料。黃朝暉[8]采用工業(yè)Si 粉，Al 粉，Al2O3 微粉、電熔致密剛玉顆粒及其細粉、碳化硅顆粒及其細粉及少量添加劑作為原料，制備出具有優(yōu)秀的高溫抗折強度的β-Sialon-Al2O3-SiC 復(fù)合材料。l2O3-SiO2 材料的高溫抗折強度會在1400℃急劇下降，而β-Sialon -Al2O3-SiC 復(fù)合材料克服了這一缺點，在1400℃仍有46~57MPa。