氮化铝陶瓷的热导率研究进展

本文介绍了影响Ａ１Ｎ陶瓷热导率的各种因素及提高热导率的措施;报道了最新的低温烧结研究动向。     

高热导率氮化铝陶瓷的研究进展

简要介绍了AlN陶瓷的导热机理和影响因素,主要报道制备氮化铝陶瓷过程中提高热导率的措施。阐述了添加剂的作用机理,以及不同添加剂对AlN陶瓷的致密化和烧结温度的影响,概括了目前AlN陶瓷的成型和烧结方法,分析了后续热处理对AlN陶瓷显微结构和热导率的影响。     

氮化铝陶瓷的热导率研究进展

本文介绍了影响 Al N陶瓷热导率的各种因素及提高热导率的措施 ;报道了最新的低温烧结研究动向。     

纳米氮化铝粉体的电爆炸合成

在0.25Mpa～1.50Mpa 纯氮气下用导线电爆炸(WEE)方法合成的纳米氮化铝为六方结构,合成粉体中纳米氮化铝的含量在宏观上呈现随氮气压的提高而增大的规律,从0.25Mpa 时的80wt%增大到1.50Mpa 的98wt%,余量为未反应的铝。合成粉体的粒度分布范围在30nm～100nm,平均粒度为50nm。放电电压在32kV～36kV 范围,电容组容量在1.2μF～2.0μF范围有利于纳米氮化铝的连续稳定合成。该方法为高纯纳米氮化铝粉体的低成本制备提供了一条新途径。     

Li2O对低温烧结AlN陶瓷热导率的影响

使用CaF2,Y2O3和Li2CO3做添加剂,在1650℃的低温下制备出热导率高于170W/m@K的AlN陶瓷,通过使用SEM,TEM和XRD研究了AlN陶瓷在烧结过程中微结构与晶格参数的变化,并讨论了其对热导率的影响.研究发现,当使用CaF2-Y2O3做添加剂时,液相对晶粒浸润性较差,不利于AlN晶格的纯化,AlN热导率的增加主要来自于致密度的提高.而Li2O的加入则改善了液相与AlN晶粒的浸润性,从而促进了AlN晶格的纯化,有利于获得较高的热导率.     

不同成型方法对纳米Y-TZP陶瓷烧结性能的影响

用低温强碱法并掺入稳定剂Y2O3制成了纳米ZrO2（3Y）粉体,室温条件下用钢模和橡胶模具,在不同压力下把这些粉体进行成型压成素坯,然后在常压下于1000℃、1100℃、1200℃和1300℃四个温度中烧结。结果显示,由于橡胶模具成型的素坯受力均匀,烧结效果较钢模具优越,烧结的素坯体具有相对密度大、显微结构致密、气孔率低、显微硬度高的优点。采用400MPa橡胶等静压成型（RIP）方法,可在1300℃烧结出相对密度达到98％的优质纳米陶瓷。     

纳米氧化钛陶瓷的烧结

将醇盐水解制备的纳米氧化钛粉体（～13nm）在500～800℃下煅烧,用XRD研究氧化钛相变过程中粉体的热稳定性,发现在加入0．4wt％的金红石相作为晶种后;晶粒生长受到较好的控制,同时分别在30、57和200MPa下对纳米氧化钛样品进行热压烧结,用密度仪、压汞仪和SEM对烧结前后的样品进行表征后表明,700℃的热压烧结样品已开始致密化,200MPa、800℃热压烧结样品的相对密度为97．2％,此时3～15nm的小气孔仍难以消除,这些小气孔的存在是纳米氧化钛陶瓷在较高的压力下难以完全致密的主要原因．     

烧结助剂及Mo含量对AlN-Mo复合陶瓷热导率的影响

以CaF2、CaCO3为烧结助剂,采用热压烧结法制备了AlN-Mo复合材料。利用XRD和SEM分析了AlN-Mo复合陶瓷的相组成及其微观形貌,并讨论了烧结助剂和Mo含量对该材料热导率的影响。结果表明,CaF2和CaCO3烧结助剂的添加量在1%～3%(质量分数)范围内,AlN-Mo复合材料的热导率随着CaF2含量的增加而升高,随着CaCO3含量的增加先升高后降低。在烧结助剂的种类和含量一定时,含20%(体积分数)Mo的AlN-Mo复合陶瓷的热导率高于含18%(体积分数)Mo的AlN-Mo复合陶瓷的热导率。     

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.     

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．     

低温烧结AlN陶瓷的微结构和热导率

采用CaF2，Y2O3和Li2CO3做添加剂，在低温下制备了高热导率的AlN陶瓷，通过SEM，TEM和XRD研究了AlN陶瓷在烧结过程中微结构及晶格常数的变化及其对热导率的影响。研究发现，当使用CaF2-Y2O3做添加剂时，液相对晶粒浸润性较差。不利于AlN晶格的纯化。而添加Li2O-CaF2-Y2O3的AlN陶瓷在烧结温度之前已经完成了液相的重新分布，液相与AlN晶粒之间有较好的浸润性，这促进了AlN陶瓷的致密化和AlN晶格的纯化，有利于获得较高的热导率。     

晶界相和晶界对AlN陶瓷热导率的影响

本文研究了掺杂CaO Y2 O3热压烧结和常压烧结AlN陶瓷的晶界相及其产生过程和除氧机制 ;分析了两种烧结工艺烧制的AlN陶瓷的晶界成份 ;测定了不同晶界相含量和晶界成份对应的AlN陶瓷的热导率     

添加CaF2-YF3的AlN陶瓷的热导率

用CaF2和YF3做添加剂，在1750℃制备了热导率高于170W/m.K的的AlN陶瓷，并用XRD和SEM研究了AlN陶瓷在烧结过程中的相组成，微结构以及晶格参数的变化，并讨论了其对热导率的影响，研究发现，当使用CaF2-YF3做添加剂时，微结构差异对AlN陶瓷热导率的影响很小，AlN陶瓷的热导率主要由AlN晶格氧缺陷浓度决定，由于CaF2-YF3能有效降低AlN颗粒表面的氧含量，从而有利于获得高的热导率。     

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－Ｙ２Ｏ３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Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２，常压烧结ＡｌＮ陶瓷的第二相为Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２和Ｃａ３Ｙ２Ｏ６；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．     

透明氮化铝陶瓷的制备

本文采用碳热还原法制得的ＡｌＮ粉,使用烧结剂ＣａＣ２,热压制备了透明氮化铝陶瓷,实验证明,纯度高、粒径料小、且均匀的ＡｌＮ粉是制备透明ＡｌＮ陶瓷的必要条件。ＡｌＮ陶瓷从紫外,可见光到近红外均透明,显微结构研究表明,ＡｌＮ陶瓷透明是由于晶粒完整规则,紧密排列,晶界干净,而气孔、晶粒内和晶界第二相杂质、缺陷是影响透明度的原因。     

AlN/聚乙烯复合基板的导热性能

利用模压法制备 ＡｌＮ／聚乙烯复合基板。初步研究了 ＡｌＮ的结晶形态和填加量对复合基板导热性能的影响,并初步探讨了复合材料热导率的计算模型．结果表明：复合基板的热导率随ＡｌＮ填加量的增大,最初变化很小,而后迅速升高,随后增长速度又逐渐降低．ＡｌＮ以晶须形态填加,对提高复合材料的热导率最为有利,纤维次之,粉体最差．     

透明氮化铝陶瓷研究的新进展

氮化铝（AIN）陶瓷是近年来受到广泛关注的新一代先进陶瓷,有着广泛的应用前景．由于AIN陶瓷的高热导性和低电导率、介电常数和介电损耗,使之在大功率微电子领域成为高密度集成电路基板和封装的理想候选材料,具有巨大的潜在应用市场．但是普通AIN陶瓷因为相对低的纯度和烧结性而不能满足高热导的期望．国际上关于AIN透明陶瓷的报道极少[1,2],而国内尚未见报道．最近我们开展了透明氨化铝陶瓷材料的烧结及其热性能和结构的表征研究．从研究氨化铝低温烧结所需的烧结助剂出发,根据在不同烧结助剂体系下,氨化铝表现出的不同烧结行…