O nitreto de silício (Si₃N₄) é uma cerâmica estrutural que possui excelentes propriedades como: resistência à flexão, à fratura, à fluência e ao desgaste. Estas propriedades são devidas ao processamento dos pós cerâmicos e aos aditivos utilizados para a sinterização em fase líquida. As propriedades mecânicas das cerâmicas de nitreto de silício (Si₃N₄) combinadas com sua capacidade de osteointegração aumentam seu potencial de aplicação como implantes estruturais, tendo em vista sua importância no processo de formação óssea. Neste trabalho, foram investigadas a densificação, a microestrutura, as propriedades mecânicas e comportamento biológico in vitro do nitreto de silício com adições de óxidos de silício, estrôncio e alumínio. As diferentes composições foram preparadas pelo método de sinterização convencional a 1815 °C por 1 hora sob atmosfera de N₂. As análises de MEV mostraram que as microestruturas finais das amostras são formadas por grãos de β-Si₃N₄ dispersos na fase amorfa secundária formada pelos aditivos utilizados para viabilização da sinterização por fase líquida. Os resultados mostraram que as amostras atingiram 97% da densidade teórica e transformação total de α→β-Si₃N₄, comprovando a eficiência dos aditivos de sinterização. Os resultados de dureza e tenacidade à fratura foram de aproximadamente 10 GPa e 7 MPa.m^1/2, respectivamente. As amostras mostraram-se não-citotóxicas e induziram a formação de depósitos de apatita em suas superfícies após 8 dias de imersão em SBF. Os resultados de absorbância em meio de cultura celular comprovaram a capacidade de proliferação de células MG63 das cerâmicas de nitreto de silício. A análise de variância (ANOVA) mostrou que houve diferença na proliferação celular dentro e entre os grupos de amostras, nos períodos de cultura celular, e o teste de Tukey comprovou a diferença na proliferação celular entre os pares e os grupos de amostras. Os resultados comprovaram que a composição mais promissora foi aquela com maior teor de estrôncio, em virtude da maior densificação atingida combinada com os ótimos resultados de propriedades mecânicas, maior capacidade de formação de apatita em testes de reatividade e proliferação celular.

Silicon nitride (Si₃N₄) is a structural ceramic with excellent mechanical properties such as high flexural and fracture resistances, high fluence and high wear resistance. These properties are owing to the processing techniques and the additives used to promote the liquid sintering. The mechanical properties of silicon nitride ceramics combined to the osseointegration ability increase their potential to applications as structural implants. In this study, the densification, microstructure, mechanical properties and in vitro biological behavior of silicon nitride with additions of silicon, strontium and aluminum oxides were investigated. Different compositions were prepared by means of the conventional sintering at 1815 °C for 1 hour under N₂ atmosphere. SEM analyses showed that the final microstructures of the samples were formed by β-Si₃N₄ grains dispersed in a secondary amorphous phase formed by the sintering aids. The results showed that the samples reached relative densities of 97% and total α→β-Si₃N₄ transformation, proving the efficiency of the sintering aids.The values of hardness and fracture toughness were about 10 GPa e 7 MPa.m^1/2, respectively. All samples were non-cytotoxic and induced the formation of apatite in their surfaces after 8 days of immersion in SBF. The results proved the materials ability to proliferate MG63 cells whose differences were detected using Analysis of Variance (ANOVA) and Tukey's test. The results suggest the more promising sample was that with high amount of strontium due to their great mechanical properties, higher ability to promote apatite formation in reactivity and cell proliferation tests.