2.2 氮化硅鐵
氮化硅鐵是硅鐵合金高溫氮化合成產物，主要物相為Si3N4，此外還有部分Fe3Si、少量Fe 和及少量的SiO2。它不僅具有Si3N4 的高機械強度，良好的耐腐蝕性、良好的熱震穩定性，較低的熱膨脹系數等一系列優點，而且已經實現工業化生產，與昂貴的氮化硅相比，其價格低廉，便于工業化推廣，是耐火行業中有望取代氮化硅的新型原料。目前國內對于氮化硅鐵的研究尚處于初級階段，文獻報道多集中在高爐方面炮泥和鐵溝澆注料上，并且已經能夠實現批量使用。
近年，氮化硅鐵的合成和應用研究有了初步的發展，上個世紀九十年代，日本的一些學者報道了氮化硅鐵高溫反應機理和氮化硅鐵在高爐炮泥的應用性能。在國內，一些學者研究了其在出鐵口炮泥中的應用。劉志軍[17]2003 年對于采用硅鐵合金氮化制備了氮化硅鐵，并進行了物相分析，同時研究了氮化硅鐵對于Al2O3-SiC-C 體系耐火材料的影響。隨之，祝少軍于2005 年介紹了生成氮化硅鐵的一種新的合成方法-閃速燃燒合
成法，并對該方法的基礎原理、反應、熱力學、動力學進行了理論研究和計算，為氮化硅鐵的理論研究奠定了基礎，同時也對此后氮化硅鐵的應用做了鋪墊。隨后，劉曉光對于閃速燃燒合成的氮化硅鐵的性能和應用進行了研究，將氮化硅鐵添加到Al2O3-SiC-C 體系中進行了研究，并研究了氮化硅鐵的高溫下的氧化行為，對于硅鐵合金閃速燃燒制備氮化硅鐵的過程進行了熱力學分析，同時還對于Fe-Si3N4-Al2O3-SiC-C體系進行了簡要的抗渣侵蝕的研究。同年，陳俊紅對于氮化硅鐵的組成、結構以及在Al2O3-SiC-C 體系中的高溫行為進行了研究，此后，又有韓俊華(2006 年)對于氮化硅和氮化硅鐵合成進行了熱力學分析和實驗研究，探索了硅鐵熔體氮化制備氮化硅鐵的新方法，硅合金熔體氮化是以硅鐵粉為原料，在一定溫度下使其液化，然后噴吹高壓氮氣，充分攪拌溶液至沸騰，氮化反應快速高效地進行，從而制得氮化硅。陳博(2010 年)采用石英粉和鐵礦粉作為原料，研究了碳熱還原氮化的方法制備Fe-Si3N4、Fe-Sialon和Fe- Si3N4/TiN 復合材料，并將制備的原料加入到無水炮泥中，在1520℃進行了抗渣侵蝕實驗。宋文[9](2011 年)研究了氮化硅鐵的立式連續合成和滲透燃燒合成兩種方法合成方法，并將氮化硅鐵應用于1080 cm3 高爐，出鐵時間在90 分鐘以上，能迅速打開和封閉鐵口，使用效果良好。
目前合成氮化硅鐵普遍采用以FeSi75 鐵合金為原料經高溫直接氮化制備合成，按照合成工藝的不同可以分為真空氮化法，隔焰氮化法，立式連續燃燒合成和滲透燃燒合成法。真空氮化法是常用的傳統制備方法，工藝簡單，但需抽真空設備，在氮化爐內形成高純氮化環境，不利于控制成本。立式連續燃燒合成，又稱為閃速燃燒，是近年來在金屬氮化領域發展起來的新型工藝，適宜于大批量連續式生產。滲透燃燒是指多孔介質與在其中滲透的氣體發生的自維持放熱反應，由于其操作簡便，可隨需求適當調整其工藝路線，為實驗室小試樣的研究提供原料更為便捷，在自蔓延高溫合成氮化硅的研究中得到廣泛應用[9]。此外還有一些研究者在實驗室制備氮化硅鐵，陳博[21]通過碳熱還原氮化法，利用石英粉和鐵礦粉為原料制備合成Fe- Si3N4；在1450 ℃時焦炭過量50%保溫3h 就制備除了Fe-Si3N4。