定向金属氧化法制备Al/Al2O3陶瓷基复合材料研究现状

回顾了国内外在定向金属氧化法制备Al/Al2O3陶瓷基复合材料方面的研究成果,详细讨论了合金成分、外敷剂、温度和气氛以及预形体对其反应机理和显微结构的影响,指出了今后定向金属氧化法制备Al/Al2O3陶瓷材料的研究重点和发展方向.     

CNTs/ Al 2O 3复合材料嵌入型显微结构的设计及影响因素分析

为获得好的强韧化效果 , 提出了适合碳纳米管强韧化陶瓷基复合材料的嵌入型显微结构模型 , 应用杂凝聚法 , 分别采用单壁、 多壁及定向碳纳米管复合 , 制备了具有该种结构特征的复合材料。对比研究了上述三种CNTs/ Al 2O 3复合材料显微结构的差异及对复合材料性能的影响。 结果表明 , 碳纳米管种类、 形态及分散性对嵌入型显微结构的形成有影响 , 细且直的单壁碳纳米管有利于形成嵌入型显微结构。     

热压烧结工艺对AlN陶瓷显微结构及性能的影响

以直接氮化法制备的AlN粉体为原材料,添加质量分数为5％ 的Y2O3做烧结助剂,采用热压烧结工艺制备AlN陶瓷.研究烧结温度和压力对AlN陶瓷显微结构、相对密度和热导率的影响.结果表明:随着烧结温度的升高,AlN陶瓷的晶粒长大,第二相逐渐增多,热导率和相对密度均为先增大后减小;随着压力的增大,AlN陶瓷的晶粒逐渐细小,气孔率减少,热导率和相对密度都显著增大.确定AlN陶瓷的最优烧结条件如下:温度为1800℃,压力为50 MPa.     

网状结构Si3N4陶瓷增强金属基复合材料的研究

利用有机前驱体浸渍法制备了Si3N4网络陶瓷预制体,利用液态金属浸渗法制备出Al基、Mg基复合材料.分析了在浸渗过程中浸渗温度、润湿角、浸渗时间、浸渗高度的相互关系.在压力下金属液克服浸渗阻力,使浸渗得以完成.网络陶瓷骨架孔筋表面覆盖一层氧化膜有利于自发浸渗的进行.合金中适量镁元素的存在使界面上发生轻微化学放热反应,对浸渗有利.指出压力浸渗制备铝基复合材料与无压浸渗制备镁基复合材料的特点.探讨了这种复合材料抗压强度和摩擦磨损性能特点.指出Si3N4/Al复合材料,Si3N4/Mg复合材料抗磨擦性能明显优于基体,抗拉强度大大高于基体.     

Ni/PTCR陶瓷复合材料的显微结构与再氧化效果

用金属Ni复合的方法降低PTCR陶瓷的室温电阻率,采用草酸镍分解法制备了Ni/PTCR陶瓷复合材料,并对其显微结构进行了表征,研究了再氧化对PTCR效应的恢复和显微结构对再氧化效果的影响.结果表明,热处理可以明显地恢复复合材料的PTCR效应,而显微结构对热处理的效果有很大影响,在一定的工艺条件下这种Ni/PTCR陶瓷复合材料具有明显的PTCR特性和较低的室温电阻率.     

TiN、AlN弥散相强韧化Al2O3基复合材料的工艺研究

在N2保护下，采用反应烧结制得TiN、AlN弥散相强韧化A12O3基复合材料。用SEM和X射线衍射法分析了试样的成分分布和显微结构，发现用该技术制备的复合陶瓷材料中，含有纳微米混合分布的AlN晶粒。通过测试试样的密度和各项力学性能，可以看出TiN、AlN弥散相强韧化Al2O3基复合材料有较为明显的效果。本文重点分析了制备工艺和成分配比对复合材料性能的影响。     

利用熔盐热析出反应法对AlN陶瓷表面金属化研究

研究了利用熔盐热析出反应法对AlN陶瓷的表面金属化. Ti金属化涂层呈现TiO/TiO_1-x/TiN层状结构,在涂层与AlN陶瓷结合处,存在TiN和AlN的梯度复合结构.研究表明,金属化处理显著改善了AlN陶瓷表面与金属Al的润湿性能,在1000℃下,润湿角从114.4°降至49.7°.     

网状结构Si3N4陶瓷增强金属基复合材料的研究

利用有机前驱体浸渍法制备了Si3N4网络陶瓷预制体,利用液态金属浸渗法制备出Al基、Mg基复合材料：分析了在浸渗过程中浸渗温度、润湿角、浸渗时间、浸渗高度的相互关系。在压力下金属液克服浸渗阻力．使浸渗得以完成。网络陶瓷骨架孔筋表面覆盖一层氧化膜有利于自发娄渗的进行。合金中适量镁元素的存在使平面上发生轻微化学放热反应．对浸渗有利。指出压力浸渗制备铝基复合材料与无压浸渗制备镁基合材料的特点。探计了这种复合材料抗压强度和摩擦磨损性能特点。指出Si3N4／Al复合材料，Si3N4/Mg复合材料抗磨擦性能明显优于基休．抗拉强度大大高于基体。     

AlN/玻璃复合材料的相分布对导热性能的影响

以热压烧结方法在850～1000℃的低温下制备了Al/玻璃复合材料,通过组成变化研究了复合材料热导率的变化规律,利用SEM、TEM、XRD等方法观察了AlN/玻璃复合材料的显微结构和相组成与分布,讨论了复合材料的显微结构和相组成对热导率的影响,结果表明:AlN/玻璃复合材料的热导率随玻璃相的减少而增加,低温烧结的复合材料的热导率可以达到10W/m·K以上,材料的相分布对热导率的影响表现为:当玻璃相减少,AlN晶粒相互接触时,有利于热导率的提高;当材料内部以AlN晶相为主时,材料出现晶体的导热特征,即热导率随温度的升高而下降。     

新型基片材料——C/SiC复合材料

阐述了目前常用的3大类基片材料,即塑料基、金属基和陶瓷基材料,比较了3类材料的性能,得出了陶瓷基材料是综合性能较好的基片材料的结论,并比较了目前陶瓷基片材料中的Al2O3、AlN、BeO、SiC的性能,认为SiC作为基片材料具有良好的发展前景;针对单相SiC陶瓷固有脆性导致难以大尺寸成型的问题,提出了使用C/SiC复合材料制备基片材料的可能性,并综述了C/SiC复合材料的制备工艺,比较了3种工艺(PIP、CVI、LSI)所制备的材料的性能,认为液相渗硅(LSI)C/SiC复合材料制备大尺寸封装基片材料是未来最具前景的发展方向。     

Review: mechanical behavior of metal/ceramic interfaces in nanolayered composites—experiments and modeling

Recent experimental and modeling studies in nanolayered metal/ceramic composites are reviewed, with focus on the mechanical behaviors of metal/nitrides interfaces. The experimental and modeling studies of the slip systems in bulk TiN are reviewed first. Then, the experimental studies of interfaces, including co-deformation mechanism by micropillar compression tests, in situ TEM straining tests for the dynamic process of the co-deformation, thickness-dependent fracture behavior, and interrelationship among the interfacial bonding, microstructure, and mechanical response, are reviewed for the specific material systems of Al/TiN and Cu/TiN multilayers at nanoscale. The modeling studies reviewed cover first-principles density functional theory-based modeling, atomistic molecular dynamics simulations, and mesoscale modeling of nanolayered composites using discrete dislocation dynamics. The phase transformation between zinc-blende and wurtzite AlN phases in Al/AlN multilayers at nanoscale is also reviewed. Finally, a summary and perspective of possible research directions and challenges are given.     

AlN添加量对BN基复合陶瓷热学性能与抗热震性的影响

以BN、SiO₂、AlN为原料, 采用热压工艺制备出BN基复合陶瓷。研究了AlN添加量对复合陶瓷热学与抗热震性能的影响。结果表明: 随着AlN添加量的增加, 复合陶瓷的热膨胀系数呈现先降低后升高的趋势。当AlN的添加量为5vol%时, 复合陶瓷的平均热膨胀系数最小, 为2.22×10^-6/K; 复合陶瓷的热导率则随着AlN添加量的增加呈先升高后降低的趋势, 当AlN的添加量为10vol%时达到最大值。未添加AlN的复合陶瓷热震后的残余强度随着热震温差的增大而升高; 随着AlN的引入, 复合陶瓷热震后的残余强度呈下降的趋势。对于添加5vol%AlN的复合陶瓷, 经1100℃热震后其残余强度为219.7 MPa, 强度保持率为88.9%, 抗热震性良好。     

AlN与Mo-Ni-Cu活性封接的微观结构和性能分析

AlN陶瓷是一种性能优良的电子封装材料,但不容易与金属直接连接在一起.实验采用98（Ag28Cu）2Ti活性焊料, 在真空条件下实现了AlN陶瓷与Mo Ni Cu合金的活性封接.利用EBSD、EDS、XRD方法研究了焊接区域以及剪切试样断裂表面的微观结构和相组成,测定了焊区的力学性能和气密性.研究结果显示：在AlN陶瓷界面上有TiN生成,说明陶瓷与焊料之间是一种化学键合,而在Mo Ni Cu合金的界面上有少量的Ni Ti金属间化合物存在.剪切后试样的断裂面上有TiN和AlN,说明断裂发生在靠近陶瓷的焊层区域.焊接试样性能优良：气密性达到1.0×10^-11Pa·m³/s,平均抗弯强度σ_ｂ=78.55MPa,剪切强度σ_τ=189.58MPa.     

离子注入技术制备Cu－AlN双晶体的晶体学性能

通过在高纯ＡＩＮ基片表面层区域注入Ｃｕ离子及随后恒温退火制取了低能组态的Ｃｕ－ＡｌＮ双晶体。应用透射电子显微术（ＴＥＭ）及卢瑟夫背散射（ＲＳＳ）等技术研究了这种双晶体的显微结构性能。纳米尺寸的Ｃｕ颗粒与ＡｌＮ基体之间总呈现出唯一的低能晶体学取向关系。镶嵌在ＡｌＮ基体中的Ｃｕ颗粒常常表现出呈李晶关系的片层状显微组织。这是因为在长大过程中，Ｃｕ颗粒通过孪生过程缓解了由于共格关系而产生的弹性应变能。     

Influence of tungsten particles on the electrical properties of AlN ceramic

AlN-W composite ceramics were prepared by spark plasma sintering using AlN powder and tungsten powder. Effect of size and content of tungsten particles on the densification, electrical and dielectric properties of AlN ceramic was studied. The result indicates that AlN ceramic with fine tungsten powder is easy to obtain higher densification. The dielectric constant and loss of the composites obviously increased with the increase of content and size of tungsten below the percolation threshold. When R _c (the mean size of AlN powder) equals approximately R _i (the mean size of tungsten powder), the composites obtain the highest percolation threshold (22vol.?%), dielectric constant ε _r and tgδ are 110.90 and 0.02, respectively.     

CaO-Y2O3添加剂对AlN陶瓷显微结构及性能的影响

研究了掺杂ＣａＯ－Ｙ_２Ｏ_３热压烧结和常压烧结ＡｌＮ陶瓷的性能和显微结构．结果表明：热压烧结ＡｌＮ陶瓷的第二相为Ｙ_３Ａｌ_５Ｏ_１２,常压烧结ＡｌＮ陶瓷的第二相为Ｙ_３Ａｌ_５Ｏ_１2和Ｃａ_３Ｙ_２Ｏ_６;热压烧结ＡｌＮ的第二相体积百分数和晶格氧含量均低于常压烧结;热压烧结ＡｌＮ陶瓷的微观结构良好,其热导率达到２００Ｗ／ｍ·Ｋ．     

AlN-堇青石玻璃复合材料的介电性能

为了研究热压温度和AlN含量对AlN-堇青石玻璃复合材料烧结和介电性能的影响,采用真空热压方法在900~1000℃低温烧结制备AlN-堇青石玻璃复合材料.利用X射线衍射、扫描电镜和阻抗分析仪对复合材料的微结构和介电性能进行了研究.结果表明,随着热压温度的提高,复合材料的相对密度增加,复合材料的介电常数和介电损耗减少;在一定的热压温度下,复合材料的介电常数和介电损耗随着AlN引入量的增加而增加.从复合材料的相组成和结构角度对以上结果予以解释,提高热压温度和增加α-堇青石数量均有利于降低复合材料的介电常数和介电损耗.制备的复合材料具有低的介电常数(5.6~6.5)和低的介电损耗(≤10-3),有望用于微电子封装领域.     

添加物对Al2O3-TiC/Ti（C,N）系陶瓷复合材料组织和性能的影响

Al2O3-TiC/Ti(C,N)系陶瓷复合材料具有广阔的应用前景,但综合性能还有待进一步改善。分析讨论了TiC/Ti(C,N)主要成分含量对组织性能的影响,综述了Cr2O3、Y2O3、ZrO2等化合物添加物和Fe、Al、Co、Ni、Mo等金属添加物对Al2O3-TiC/Ti(C,N)系陶瓷复合材料中组织和性能影响的研究结果,并比较分析了其各自的特点。     

Fabrication, microstructure and properties of chemical vapour deposited AlN/Mo laminated composites

The synthesis of AlN/Mo multilayer composites was investigated. Laminates of this type are used as ceramic–metal units in electrical and vacuum devices. Appropriate chemical vapour deposition (CVD) technologies have been developed for AlN/Mo laminated composites. The extreme behaviour of the thermodynamic and technological parameters as a function of CVD reactor temperature was studied and several types of AlN coating microstructures were observed. The highest AlN crystallization rate and the best properties were obtained in the "bimodal" type microstructure. The mechanisms for the different types of deposited microstructures are discussed. The temperature dependence of the thermal resistance and the long-term thermal stability in a vacuum and in caesium vapour media were studied for AlN/Mo three-layer laminates. Only the laminates with a "bimodal" type AlN microstructure were found to be satisfactory. Fully dense laminates of this type were characterized by high electrical and corrosion resistance for a minimum of 5000 h. It was concluded that the laminated composite based on molybdenum/aluminium nitride is an excellent alternative to the presently existing niobium/corundum laminates. This revised version was published online in November 2006 with corrections to the Cover Date.     

SiO2-AlN复合材料的力学性能和显微结构

热压制备了SiO₂-AlN复合材料。第二相AlN的引入有助于SiO₂基复合材料力学性能的提高。1400℃下热压烧结的30 vol%AlN-SiO₂复合材料的抗弯强度和断裂韧性分别达200 MPa和2.96 MPa·m1/2。XRD分析说明直至1400℃ SiO₂与AlN未发生化学反应,化学相容性好。利用SEM和TEM分析了SiO₂-AlN复合材料的显微结构及其补强机制。