汽车发动机一般用铸铁铸造,耐热性能有一定限度。由于需要用冷却水冷却,热能散失严重,热效率只有30%左右。如果用高温结构陶瓷制造陶瓷发动机,发动机的工作温度能稳定在1300℃左右,由于燃料充分燃烧而又不需要水冷系统,使热效率大幅度提高。用陶瓷材料做发动机,还可减轻汽车的质量,这对航天航空事业更具吸引力,用高温陶瓷取代高温合金来制造飞机上的涡轮发动机其效果会更好。
陶瓷发动机的材料选用氮化硅,它的机械强度高、硬度高、热膨胀系数低、导热性好、化学稳定性高,是很好的高温陶瓷材料。氮化硅可用多种方法合成,工业上普遍采用高纯硅与纯氮在1300℃反应后获得
也可用化学气相沉积法,使SiCl4和N2在H2气氛保护下反应,产物Si3N4沉积在石墨基体上,形成一层致密的Si3N4层。此法得到的氮化硅纯度较高,其反应如下:
3SiCl4 2N2 6H2→Si3N4 12HCl
高温结构陶瓷除了氮化硅外,还有碳化硅(SiC)、二氧化锆(ZrO2)、氧化铝等。