氮化铝陶瓷的烧结简介及调控

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氮化铝透明陶瓷的烧结技术研究

氮化铝透明陶瓷的烧结技术研究

氮化铝透明陶瓷的烧结技术研究(材料复合新技术国家重点实验室武汉 430070)摘要:氮化铝(AlN)透明陶瓷因具有高热导率、低介电常数、高绝缘性、与硅相匹配的热膨胀系数及其他优良的物理特性,在新材料领域越来越引起人们的广泛关注。

本文主要介绍AlN透明陶瓷的烧结技术,如,热压烧结、无压烧结、放电等离子烧结及微波烧结,并分析了AlN陶瓷的应用领域与前景。

关键词:氮化铝透明陶瓷;热压烧结;无压烧结;放电等离子烧结;微波烧结The sintering technology research of aluminum nitride transparentceramics(State Key Laboratory of Advanced Technology for Materials Synthesis and Processing, Wuhan, 43007) Abstract:Aluminum nitride (AlN) transparent ceramic is more and more aroused people's wide concern in the field of new materials, because of its high heat conductivity, low dielectric constant, high insulating property, the thermal expansion coefficient that match the silicon and other excellent physical properties.The sintering technologies of AlN transparent ceramic were introduced in this paper, like Hot Pressed Sintering, Pressureless Sintering, Spark Plasma Sintering and Microwave Sintering and analyzes the application fields and prospect of AlN ceramics.Key words: aluminum nitride transparent ceramic; hot pressed sintering; pressureless sintering; spark plasma sintering; microwave sintering1、引言1957年,美国陶瓷学家Coble成功制备了世界上第一块透明氧化铝陶瓷[1]。

氮化铝陶瓷烧结工艺

氮化铝陶瓷烧结工艺

氮化铝陶瓷烧结工艺嘿,朋友们!今天咱来聊聊氮化铝陶瓷烧结工艺,这可真是个有趣又重要的事儿呢!你知道吗,氮化铝陶瓷就像是陶瓷家族里的一颗明星,它有着好多优秀的特性。

要让它闪闪发光,烧结工艺可太关键啦!就好像做饭一样,火候、调料都得恰到好处,才能做出美味佳肴。

那这氮化铝陶瓷烧结工艺到底是咋回事呢?简单来说,就是要让氮化铝粉末乖乖地团结在一起,变成坚固又好用的陶瓷。

这可不是件容易的事儿啊!就好比让一群调皮的小孩子排好队,得有合适的方法才行。

首先呢,得选好氮化铝粉末,这就像是挑食材,得新鲜、质量好。

然后就是温度啦,温度太高不行,太低也不行,得刚刚好,这多像烤蛋糕时要掌握好烤箱的温度呀!温度不合适,蛋糕可就烤砸了。

在烧结过程中,还得注意气氛呢,就像人在不同的环境里心情不一样,氮化铝陶瓷在不同的气氛中也会有不同的表现。

说到这,我想起之前有一次尝试烧结氮化铝陶瓷,哎呀,那可真是状况百出!温度没控制好,结果出来的陶瓷不是这里有瑕疵就是那里不完美,真让人哭笑不得。

这就提醒我们,做这个可得细心再细心,不能有一点马虎。

还有啊,不同的烧结方法也有不同的特点呢!就像不同的烹饪方式能做出不同口味的菜一样。

有些方法速度快,有些方法质量好,得根据实际需求来选择。

这可不能瞎搞,不然就像做菜乱加调料,最后味道怪怪的。

而且哦,这氮化铝陶瓷烧结工艺还在不断发展呢!就像我们的生活一样,一直在进步。

以后肯定会有更先进、更好的方法出现,让氮化铝陶瓷变得更厉害。

总之呢,氮化铝陶瓷烧结工艺可不简单,它需要我们认真对待,不断探索。

只有这样,我们才能让氮化铝陶瓷发挥出它最大的价值。

你说是不是呢?所以啊,大家可别小瞧了这看似普通的工艺,它里面的学问可大着呢!让我们一起加油,把这门工艺学好、用好,为我们的生活增添更多的精彩吧!。

氮化铝综述

氮化铝综述

AlN陶瓷0909404045 糜宏伟摘要:氮化铝陶瓷的结构性能,制备工艺即粉末的合成,成形,烧结几个方面详细介绍了氮化铝陶瓷的研究状况,指出低成本的粉末制备工艺和氮化铝陶瓷的复杂形状成形技术是目前很有价值的氮化铝陶瓷的研究方向。

关键词:氮化铝陶瓷制备工艺应用氮化铝(AlN)是一种具有六方纤锌矿结构的共价晶体,晶格常数a=3.110Å,c=4.978Å。

Al 原子与相邻的N 原子形成歧变的[AlN4]四面体,沿c 轴方向Al-N 键长为1.917Å,另外3 个方向的Al-N 键长为1.885Å。

AlN 的理论密度为3.26g/cm3。

氮化铝陶瓷综合性能优良,非常适用于半导体基片和结构封装材料。

在电子工业中的应用潜力非常巨大。

另外氮化铝还耐高温,耐腐蚀,不为多种熔融金属和融盐所浸润。

因此,可用作高级耐火材料和坩埚材料也可用作防腐蚀涂层,如腐蚀性物质的容器和处理器的里衬等,粉末还可作为添加剂加入各种金属或非金属中来改善这些材料的性能,高纯度的氮化铝陶瓷呈透明状,可用作电子光学器件,还具有优良的耐磨耗性能,可用作研磨材料和耐磨损零件。

1 粉末的制备AlN粉末是制备AlN陶瓷的原料。

它的纯度,粒度,氧含量及其它杂质含量,对制备出的氮化铝陶瓷的热导率以及后续烧结,成形工艺有重要影响。

一般认为,要获得性能优良的AlN陶瓷材料,必须首先制备出高纯度,细粒度,窄粒度分布,性能稳定的AlN粉末。

目前,氮化铝粉末的合成方法主要有3种:铝粉直接氮化法,碳热还原法,自蔓延高温合成法。

其中,前2种方法已应用于工业化大规模生产,自蔓延高温合成法也开始在工业生产中应用。

1.1 铝粉直接氮化法直接氮化法就是在高温氮气氛围中,铝粉直接与氮气化合生成氮化铝粉末,反应温度一般在800~1200℃化学反应式为:铝粉直接氮化法优点是原料丰富,工艺简单,适宜大规模生产。

目前已经应用于工业生产。

但是该方法也存在明显不足,由于铝粉氮化反应为强放热反应,反应过程不易控制,放出的大量热量易使铝形成融块,阻碍氮气的扩散,造成反应不完全,反应产物往往需要粉碎处理,因此难以合成高纯度,细粒度的产品。

【精品文章】氮化铝粉体制备及氮化铝陶瓷烧结方法简介

【精品文章】氮化铝粉体制备及氮化铝陶瓷烧结方法简介

氮化铝粉体制备及氮化铝陶瓷烧结方法简介
纯氮化铝呈蓝白色,通常为灰色或灰白色。

氮化铝的理论密度为
3.26g/cm3,常压下在2450°C升华分解。

氮化铝材料的优点是室温强度高,且强度随温度升高而下降较缓。

此外,氮化铝陶瓷具有高热导率,是一种良好的耐热冲击材料。

利用它的较高的体积电阻率、绝缘强度、导热率、较低的热膨胀系数和介电常数,可用作大功率半导体器件的绝缘基片、大规模和超大规模集成电路的散热基片和封装基片。

利用它的高声波传导速度特性,可用作高频信息处理机中的表面波器件。

利用它的高耐火性及高温化学稳定性,可用来制作在1300~2000℃下工作的制取熔融铝、锡、镓、玻璃、硼酐等用的坩埚。

氮化铝已成为新材料领域的重要分支。

 一、氮化铝粉体制备
 氮化铝陶瓷的制备工艺和性能均受到粉体特性的直接影响,要获得高性能的氮化铝陶瓷,必须有纯度高、烧结活性好的粉体作原料。

氮化铝粉体中的氧杂质会严重降低热导率,而粉体粒度、粒子形态则对成形和烧结有重要的影响。

因此,粉体合成是氮化铝陶瓷生产的一个重要环节。

氮化铝粉体合成的方法很多,其中用于大规模生产的主要有三种,其他一些方法尚未获得普遍应用。

 1、铝粉直接氮化法
 金属直接氮化法的实质在于金属铝在高温下与氮(或氨)直接反应,生成氮化铝。

铝与氮的反应是放热反应。

当反应开始后停止外部加热,则反应可在加大氮气流量的条件下继续进行到底。

金属铝颗粒表面上逐渐生成氮化物膜,会使氮难以进一步渗透,氮化速度减慢。

所以需要进行2次氮化。

氮化铝陶瓷的烧结简介及调控

氮化铝陶瓷的烧结简介及调控

氮化铝陶瓷的烧结简介及调控公司标准化编码 [QQX96QT-XQQB89Q8-NQQJ6Q8-MQM9N]氮化铝陶瓷的烧结简介及调控摘要:AlN陶瓷以其高的热导率、低的介电常数、与硅相匹配的热膨胀系数等优点,在模块电路、可控硅整流器、大功率晶体管、大功率集成电路等电子器件上的应用日益广泛。

然而AlN共价性强,烧结非常困难,通常使用稀土金属氧化物和碱土金属氧化物添加剂形成液相来促进烧结。

关键词:氮化铝陶瓷烧结烧结助剂Introduction and regulation of sintering of aluminum nitrideceramicsAbstract: Aluminum nitride is being used more widely in electronic device for module circuit,silicon controlledrectifier,high power transistor and high power integrated circuit because of its high thermal conductivity, low dielectricconstant and thermal expansion coefficient close to that of silicon. However, AlN is difficult to sinter due to its high covalent bonding. For full densification, rare-earth and/or alkaline earth oxides are often added as sintering aids in the fabrication of A1N ceramics.Keywords: AlN ceramic; Sinter; Conventional sintered目录1氮化铝陶瓷简介随着信息技术和智能终端设备的飞速发展,大规模集成电路向着高速化、高效率、多功能、小型化的方向发展,各种应用对高性能、高密度电路的需求越来高。

氮化铝陶瓷的烧结简介及调控

氮化铝陶瓷的烧结简介及调控

氮化铝陶瓷的烧结简介及调控摘要:AlN陶瓷以其高的热导率、低的介电常数、与硅相匹配的热膨胀系数等优点,在模块电路、可控硅整流器、大功率晶体管、大功率集成电路等电子器件上的应用日益广泛。

然而AlN共价性强,烧结非常困难,通常使用稀土金属氧化物和碱土金属氧化物添加剂形成液相来促进烧结。

关键词:氮化铝陶瓷烧结烧结助剂Introduction and regulation of sintering of aluminum nitrideceramicsAbstract: Aluminum nitride is being used more widely in electronic device for module circuit,silicon controlled rectifier,high power transistor and high power integrated circuit because of its high thermal conductivity, low dielectric constant and thermal expansion coefficient close to that of silicon. However, AlN is difficult to sinter due to its high covalent bonding. For full densification, rare-earth and/or alkaline earth oxides are often added as sintering aids in the fabrication of A1N ceramics.Keywords: AlN ceramic; Sinter; Conventional sintered目录氮化铝陶瓷的烧结简介及调控 (1)摘要 (1)关键词 (1)1氮化铝陶瓷简介 (3)2氮化铝陶瓷的烧结 (3)3 氮化铝烧结助剂 (5)4 氮化铝陶瓷的应用 (6)4.1电子工业方面 (6)4.2高温耐蚀材料方面 (6)4.3复合材料方面 (6)5 展望 (7)参考文献 (7)1氮化铝陶瓷简介随着信息技术和智能终端设备的飞速发展,大规模集成电路向着高速化、高效率、多功能、小型化的方向发展,各种应用对高性能、高密度电路的需求越来高。

氮化铝陶瓷的烧结致密化

氮化铝陶瓷的烧结致密化

氮化铝陶瓷的烧结致密化本次试验先通过对比不同的成型工艺的优缺点及实验条件选择了凝胶注模成型工艺,改变引发剂及催化剂的用量来测试料浆的固化时间,用不同的分散剂、溶剂、单体用量来选择最合适的配方来制备基片,选择表面无气孔的基片通过添加烧结助剂的在氮气保护下的常压烧结工艺对基片完成烧结,烧结得到样品,通过测试得到的样品的XRD、扫描电镜照片,通过数据分析制备出的氮化铝陶瓷基片的的致密度,并讨论影响氮化铝陶瓷致密度的因素。

关键词:氮化铝,凝胶注模成型,烧结致密化第一章绪论1.1 引言氮化铝在1862年被发现,1877年被首次合成。

氮化铝是唯一一种有Al-N二元系统组成的稳定化合物,晶体结构只有一种为六方晶系,六方密堆的氮组成基本的晶胞结构,其中一半四面体位置被铝原子占据。

晶胞常数:a=3.114Å,c=4.986Å。

纯的氮化铝为无色透明,但往往有杂质碳使得氮化铝粉末为浅灰色,由于在湿气和水中容易分解,所以常带着一股氨味。

在氮化铝被发现和合成后的很长一段时间内,氮化铝都没有什么应用。

但氮化铝作为一种综合性能优良的新型陶瓷材料,就其良好的性能,近年已然成为材料领域研究的一个热点。

基于氮化铝介电常数低、导热性能优秀、电绝缘性可靠、无毒并且热膨胀系数可以与硅相比,氮化铝可以作为新一代的高集成度半导体基片和电子器件的理想材料。

作为混合电路厚膜基板,目前氮化铝占据几片材料市场的90%以上。

因为工艺技术得到了发展,A 1N材料性能的稳定性有了大幅度的提高,从而被广泛用于热交换器材料、非氧化性的高温电炉的炉材、金属熔炼坩埚及超大规模集成电路基片等。

由于氮化铝陶瓷基片的用途广泛,且大多数用途又是基于其优秀的导热性能,而陶瓷材料的热导率与其致密度戚戚相关,制备出致密度更高的氮化铝陶瓷基片就能够使其用途更加广泛。

所以有必要去研究影响氮化铝陶瓷基片的烧结致密化的因素。

1.2 成型工艺氮化铝的成型工艺主要有注浆成型、干压成型、等静压成型、凝胶注模成型、流延成型等,本次试验采用了凝胶注模成型,下文会介绍这种成型工艺及其反应原理。

氮化铝烧结工艺

氮化铝烧结工艺

氮化铝烧结工艺嘿,朋友们!今天咱就来聊聊氮化铝烧结工艺。

这可真是个有意思的事儿啊!你想想看,氮化铝就像是个小宝贝,要把它好好地烧制出来,那可得费一番功夫呢!就好像做饭一样,火候、调料啥的都得掌握好,不然做出来的菜可就不美味啦。

首先呢,原材料得选好呀。

这就好比盖房子,根基得打牢不是?要是用了不好的材料,那后面怎么能指望烧出好的氮化铝呢。

然后就是各种条件的设置啦,温度啊、气氛啊,这可都不能马虎。

温度太高了,小宝贝可能就被烤坏啦;温度太低了,又烧不熟,这可咋办哟!在烧结的过程中,那可真是像呵护花朵一样小心翼翼呢。

时刻得盯着,生怕出啥岔子。

这就跟照顾小孩子似的,一会儿怕他冷了,一会儿怕他热了。

而且啊,不同的阶段还得有不同的策略呢。

比如说,刚开始的时候可能需要慢慢升温,让氮化铝有个适应的过程。

这就好像人跑步前得先热热身,不然猛地跑起来肯定受不了呀。

等温度升上去了,还得保持稳定,不能忽高忽低的,不然这氮化铝也得闹脾气啦。

还有啊,气氛也很重要呢。

就跟人需要呼吸新鲜空气一样,氮化铝在不同的气氛中也会有不同的表现。

要是气氛不对,那可就不好啦。

这整个过程,不就跟一场精彩的表演一样嘛!每个环节都得配合好,才能呈现出最完美的效果。

咱可不能掉以轻心,得认真对待每一个步骤。

你说,要是稍微不注意,这氮化铝烧结不成功,那多可惜呀!咱费了那么多心思,不就是为了得到高质量的氮化铝嘛。

所以啊,一定要用心,用心,再用心!这氮化铝烧结工艺,说简单也不简单,说难也不难。

关键就看咱有没有那份耐心和细心啦。

就像那句话说的,世上无难事,只怕有心人。

只要咱肯下功夫,还怕搞不定这小小的氮化铝烧结吗?咱可不能小瞧了这氮化铝烧结工艺,它在很多领域都有着重要的作用呢。

比如说电子行业,没有高质量的氮化铝,那些高科技产品怎么能做得出来呢?总之啊,氮化铝烧结工艺就像是一门艺术,需要我们用心去雕琢,去呵护。

让我们一起努力,把这门艺术学好,为我们的生活带来更多的精彩吧!。

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氮化铝陶瓷的烧结简介及调控摘要:AlN陶瓷以其高的热导率、低的介电常数、与硅相匹配的热膨胀系数等优点,在模块电路、可控硅整流器、大功率晶体管、大功率集成电路等电子器件上的应用日益广泛。

然而AlN共价性强,烧结非常困难,通常使用稀土金属氧化物和碱土金属氧化物添加剂形成液相来促进烧结。

关键词:氮化铝陶瓷烧结烧结助剂Introduction and regulation of sintering of aluminum nitrideceramicsAbstract: Aluminum nitride is being used more widely in electronic device for module circuit,silicon controlled rectifier,high power transistor and high power integrated circuit because of its high thermal conductivity, low dielectric constant and thermal expansion coefficient close to that of silicon. However, AlN is difficult to sinter due to its high covalent bonding. For full densification, rare-earth and/or alkaline earth oxides are often added as sintering aids in the fabrication of A1N ceramics.Keywords: AlN ceramic; Sinter; Conventional sintered目录氮化铝陶瓷的烧结简介及调控 (1)摘要 (1)关键词 (1)1氮化铝陶瓷简介 (3)2氮化铝陶瓷的烧结 (3)3 氮化铝烧结助剂 (5)4 氮化铝陶瓷的应用 (6)4.1电子工业方面 (6)4.2高温耐蚀材料方面 (6)4.3复合材料方面 (6)5 展望 (7)参考文献 (7)1氮化铝陶瓷简介随着信息技术和智能终端设备的飞速发展,大规模集成电路向着高速化、高效率、多功能、小型化的方向发展,各种应用对高性能、高密度电路的需求越来高。

然而,电路密度和功能不断提高的同时,不可避免的导致电路工作温度不断上升,对电子设备的正常运行带来极大隐患。

为了防止元件因热聚集以及热循环作用而导致损坏,对基板材料的低介电常数、低热膨胀系数、高热导率等方面提出越来越苛刻的要求。

据了解,目前,市场上高热导率材料主要有BeO、SiC和AlN。

BeO是一种性能优异的封装材料,但遗憾的是,BeO是一种有毒的物质,对于含有BeO的元件或系统的使用也有着很多限制;SiC介电常数大,这个缺陷大大限制了SiC在高频领域的应用,不适合做基板材料;但是AlN不仅有高的热导率,而且具有优异的绝缘性、低介电常数以及与Si相近的热膨胀系数,另外,从结构上看AlN陶瓷基片在简化结构设计、提高可靠性、降低总热阻、增加布线密度、使基板与封装一体化以及降低封装成本等方面均具有更显著的优势【1】。

因此,随着航空、航天及其他智能功率系统对大功率耗散要求的提高,AlN 基片已成为大规模集成电路以及大功率模块的一种重要的新型无毒基片材料。

尽管AlN陶瓷的优异性能使其具有广泛的应用前景,但目前过高的价格/性能比使其工程化、产业化、商品化受到了许多限制。

首先,化合物AlN在自然界并不存在,必须由人工方法合成。

其次,与其他大多数氮化物一样,AlN是高熔点的强共价键化合物,难于烧结致密,必须加入添加剂并且通常在1850℃以上的高温进行烧结以获得高致密度和优良性能,因而导致制造成本居高不下。

因此,尽管众多研究者仍致力于研究如何选取合适的原料和添加剂、严格控制烧结条件来制得具有高致密度和所需优良性能的AIN陶瓷。

2氮化铝陶瓷的烧结整个烧结过程一般可以被分解为下述7个阶段【2】:(l)颗粒之间形成接触;(2)烧结颈长大;(3)连通孔洞闭合;(4)孔洞圆化;(5)孔洞收缩和致密化;(6)孔洞粗化;(7)晶粒长大。

图2.1 陶瓷烧结简化图图2.1是陶瓷烧结过程的简化图。

烧结也可分为烧结初期、烧结中期和烧结后期这几个阶段。

烧结初期指的是颗粒之间形成接触和烧结颈长大阶段;烧结中期包括了连通孔洞闭合、孔洞圆滑和孔洞收缩与致密化阶段;烧结后期是指孔洞粗化和晶粒长大阶段。

烧结过程中会发生物质的传递,这样能够使气孔逐渐得到填充,从而使坯体由疏松变得致密。

烧结过程有物质的传递过程,这样能够使气孔逐渐得到填充,使坯体由疏松变得致密。

对烧结的物质传递方式和机理许多学者都进行了研究,提出了许多见解,目前主要有四种看法【3-4】,即:(l)蒸发和凝聚;(2)扩散;(3)粘滞流动与塑性流动;(4)溶解和沉淀。

实际上烧结过程中的物质传递现象颇为复杂,不能用一种机理来说明一切烧结现象。

多数学者认为,在烧结过程中可能有几种传质机理在起作用。

但在一定条件下,某种机理会占主导地位,条件改变,起主导作用的机理有可能随之改变。

按照在对粉体进行烧结时有无施加外来压力,可以把烧结过程分为两大类:不施加外压力的烧结和施加外压力的烧结,简称不加压烧结和加压烧结。

不加压烧结也称无压烧结或者常压烧结,是陶瓷烧结工艺中最简单的一种烧结方法。

它是指在正常大气压力下,具有一定形状的陶瓷素坯在高温下经过物理化学过程变为致密、坚硬、体积稳定的、具有一定功能的固体的过程。

烧结的驱动力主要是自由能的变化。

值得指出的是,无压烧结是在没有外加驱动力的情况下进行的,所得的材料性能相对于加压工艺的要稍差一些,但其工艺简单,设备制造容易,成本低,易于制造复杂形状的制品和批量生产。

加压烧结指的是对松散粉末或粉末压坯同时施以高温和外加压力。

其类型大致可分为:热压烧结、热等静压烧结、粉末热锻等【5】。

按照在烧结过程中是否产生液相分为固相烧结和液相烧结两大类。

固相烧结是指松散的粉末或经压制具有一定形状的粉末压坯被置于不超过其熔点的设定温度中在一定的气氛保护下,保温一段时间的操作过程,或简单地定义为粉末压坯的(可控气氛)热处理过程。

液相烧结也是二元系或多元系粉末烧结过程,但烧结温度超过某一组元的熔点,因而形成液相。

低温烧结指的是将AlN的烧结温度降低到1600℃至1700℃之间实现致密度高的烧结【6】。

AlN表层的氧是在高温下才开始向其晶格内部扩散的,因此,低温烧结另外一个作用就是延缓高温烧结时表层氧向AlN晶格内部扩散,增进后续热处理过程中的排氧效果,这将有利于制备出高热导率的陶瓷材料【7】。

低温烧结最普遍最有效的方法是选择有效的烧结助剂。

不添加烧结助剂的AlN陶瓷气孔率高、致密度差,导致其热导率很低,满足不了实际需要。

常压烧结AlN陶瓷的研究表明:加入烧结助剂后,试样的致密性改善,热导率显著提高。

所以,如果要获得具有高导热性能的AlN陶瓷,加入一些有效的烧结助剂是必须的。

3 氮化铝烧结助剂氮化铝烧结助剂的选择原则是:(1)能在较低的温度下,与氮化铝颗粒表面的氧化铝发生反应,产生液相,这样才有利于降低烧结温度:(2)产生的液相要对氮化铝颗粒有良好的润湿特性,这样才能起到促进烧结的作用;(3)添加剂要与氧化铝有较强的结台能力,以利于去除氧杂质,净化晶格:(4)液相的流动性要好,烧结后期在氮化铝晶粒不断长大的情况下,能向三角晶界流动,而不至于在氮化铝晶粒之间形成热阻层:(5)添加剂最好不要与氮化铝产生反应,否则容易产生晶格缺陷,难以形成多面体形态的完整氮化铝晶型。

对常规烧结AlN陶瓷的大量研究表明,添加一定量的碱土或稀土金属氧化物、氟化物(如Y2O3、La2O3、Sm2O3、Er2O3、CaO、MgO、CaF2等)做烧结助剂,能有效降低AlN的烧结温度,加速致密化烧结,提高AlN陶瓷的热导率。

烧结助剂的添加量对AlN材料的烧结性能有显著的影响。

适量的助剂利于烧结性能的提升,一旦助剂过量将不利于烧结的致密化进程。

例如其中一种效果优良的烧结助剂CaF2在烧结过程中会产生晶间相Ca3Al2O6,可以有效的减少氧杂质的含量,促进致密化,但是随着CaF2含量的增加,烧结过程中产生的Ca3Al2O6晶间相逐渐增加,会在一定程度上降低陶瓷样品的致密度,且随着温度的上升,这一趋势更加明显。

所以,CaF2的含量不宜过多。

4 氮化铝陶瓷的应用4.1电子工业方面氮化铝凭借其高的热导率、低的介电常数、良好的绝缘性以及与硅相接近的热膨胀系数等优异的性能,使其在电子工业中的应用日益受到重视。

过去的基片材料采用Al2O3,而AlN的热导率是Al2O3的5-10倍,更能满足大规模集成电路的需求。

4.2高温耐蚀材料方面AlN陶瓷具有良好的高温耐蚀性,它能与许多金属在高温下共存,因此是优良的坩埚材料,同时也可用作腐蚀性物质的容器和处理器。

其良好的高温强度、高温稳定性使其在高温结构材料和耐火材料方面的应用也越来越多。

4.3复合材料方面为了充分利AlN的优点,有效抑制它的不利于因素,可以通过复相陶瓷的途径,拓展它在其他方面的应用。

如加入TiCp、SiCp颗粒和SiCw晶须以提高其强度和韧性。

目前Al/AlN、AlN/TiN、AlNBN等复合材料的研究也取得了很大进展,这些复合材料性能优异,具有十分很好的应用前景【8】。

5 展望本文对AlN陶瓷在烧结的不同工艺条件以及添加不同烧结助剂进行了系统的介绍,烧结工艺的改变对AlN陶瓷的性能有着显著的影响。

对AlN陶瓷常压烧结的复合助剂体系的配方需要进一步深入研究,选择更多的配方体系进行详细的研究,同时比较烧结助剂的含量对于样品性能的影响,找出最佳配比。

参考文献【1】李清涛,吴清仁’孙创奇等.陶瓷学报.2007,38(1):57~6【2】曲选辉,李益民,黄伯云.余属粉末注射成形技术.粉末冶金.金材料科学与工程.1996(2):33–39.【3】果世驹. 粉末烧结理论. 北京: 冶金工业出版社, 1998.【4】殷庆瑞, 祝炳和. 功能陶瓷的显微结构、性能与制备技术. 北京: 冶金工业出版社, 2005.【5】师昌绪, 李恒德. 材料科学与工程手册(第七卷). 北京: 化学工业出版社, 2004.【6】黄小丽.郑永红.胡晓青.复合助剂对氮化铝陶瓷低温烧结的影响.北京:机械工业学院学报2005,20(2):11- 17【7】乔梁.周和平.王少洪.低温烧结A1N陶瓷的微结构和热导率[J].材料工程,2003(2):23-26【8】徐耕夫,李文兰,庄汉锐,等.氮化铝陶瓷的微波烧结研究,硅酸盐学报,1997,25(1):89-95.。

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