高热导率氮化铝陶瓷研究进展

氮化铝(AIN)陶瓷具有热导率高、热膨胀系数低、电阻率高等特性以及良好的力学性能,被认为是新一代高性能陶瓷基片和封装的首选材料.本文简要介绍了氮化铝陶瓷的基本特性,重点总结了氮化铝陶瓷的国内外研究现状及其制备工艺,并列举了一些氮化铝陶瓷的应用实例.     

氮化物系陶瓷

本文介绍了氧化物系陶瓷的性能，着重描述了氮化硅和氮化铝陶瓷的显微结构特点及其对性能的影响，和该材料的应用前景。     

氮化铝粉末的制取方法

本文论述了氮化铝陶瓷粉末的各种制取方法,氮化铝的生成机理以及影响氮化铝粉末质量的主要因素。同时评述了各种制取方法的优缺点,提供了大量工艺参数,以及有关氮化铝粉末质量的数据。     

亚微米氮化铝粉体改性微米氮化铝陶瓷的研究

以低温燃烧工艺结合碳热还原法制备获得的粒径30~180nm氮化铝粉体作为添加剂,探讨了不同量和不同粒径亚微米氮化铝粉体对微米氮化铝陶瓷烧结性能和热传导性能的影响规律。结果发现,在微米氮化铝粉体中添加适量的亚微米氮化铝粉体,可在一定程度上促进氮化铝陶瓷的烧结,在1800℃即能实现致密化,并提高氮化铝陶瓷的热导率;亚微米氮化铝粉体的添加量以1.5wt%、粒径以120~150nm为最佳。但亚微米氮化铝粉体对微米氮化铝陶瓷的改性作用有限,1800℃烧结得到陶瓷的极限密度仅为3.12g·cm-3,低于氮化铝陶瓷的理论密度3.26g·cm-3,且陶瓷内部存在少量的气孔,其热导率为64.87W/(m·K)。     

放电等离子烧结AlN陶瓷

研究了放电等离子烧结氮化铝陶瓷的过程。通过对比掺与不掺烧结助剂的氮化铝陶瓷的两种烧结过程，指出了烧结助剂在放电等离子烧结氮化铝陶瓷过程中的作用。利用放电等离子烧结技术烧结氮化铝，在加Y2O3-Li2O-CaF2作为烧结助剂，1700℃的烧结温度，25MPa的压力下，仅保温5min，得到相对密度为97．3％的AlN陶瓷。SEM表明试样内部晶粒细小，结构均匀。实验表明：放电等离子烧结技术可实现快速烧结。     

AlN陶瓷粉末的主要制备方法及展望

论述了国内外氮化铝陶瓷粉末的主要制备方法：铝粉直接氮化法、Al2O3碳热还原法、化学气相沉积法、溶胶-凝胶法、自蔓延高温合成法和等离子化学合成法，分析了这几种制备方法的特点和研究进展，为氮化铝粉末的制备指明了方向。     

放电等离子烧结氮化铝透明陶瓷的研究

采用放电等离子烧结(spark plasma sintering，SPS)技术烧结氮化铝，在不加任何添加剂的条件下，1800℃，4～20min烧结制备了透明的氮化铝陶瓷。XRD，SEM，EPMA和TEM等测试结果表明，制备出的氮化铝陶瓷纯度较高、晶粒细小、结构均匀，具有良好的透光性能。充分说明SPS技术可应用于透明陶瓷的制备。与此同时，测试结果显示，AlN陶瓷中还含有少量的缺陷，包括位错、层错、气孔、第二相包裹体，这些缺陷无疑会对陶瓷的透光性能产生一定的影响。     

Dy和Er掺杂对AlN陶瓷显微结构及性能的影响

在AlN粉末中添加稀土氧化物Dy2O3和Er2O3,采用高温烧结方法制备氮化铝陶瓷,研究了稀土掺杂对陶瓷烧结性能、显微结构及导热性能的影响。结果表明:纯氮化铝陶瓷相对密度只有90.7%,导热率为45.7W/(m·K),而添加3%的Dy2O3的AlN陶瓷相对密度为99.4%%,导热率为84.1W/(m·K),添加3%的Er2O3可使氮化铝陶瓷相对密度提高到99.1%,导热率达到115.4W/(m·k);添加Er2O3可有利于消除氮化铝陶瓷的晶界相,减少氮化铝晶粒缺陷及提高声子在晶体中的传播路程,并显著提高氮化铝陶瓷的结构致密性和导热性能。     

氮化铝陶瓷及其用途

随着非氧化物陶瓷材料的研究日益受到重视，氮化铝陶瓷以其高热导率、与硅相匹配的热膨胀系数、比强度高、密度低及无毒等优点，成为微电子工业中新一代的电路基板、封装材料。由于它适应了新一代信息材料迅速发展的需求，近年来取得显著进展。氮化铝（AlN）为共价健化合物，晶体结构为六方与立方两种。其中立方晶型仅在超高压与薄膜生长条件下才能制取。常见的AlN陶瓷均呈六方纤锌矿结构。理论密度为3.26g/cm3,莫氏硬度为7～8，分解温度为2200～2250℃。氮化铝粉末呈白色或灰白色。氮化铝制品的密度与选择的添加剂种类及添加量，制备工艺…     

碳热还原法合成氮化铝陶瓷粉末的研究

本文以Al2O3和活性碳为原料，采用碳热还原法制备了氮化铝陶瓷粉末。通过对原料的DSC－TG及制备物XRD、SEM、EDAX的分析，表明该方法在较低的温度下即能制备出晶形发育完善、粒度均匀、纯度高的氮化铝陶瓷粉末，并对其反应机理进行了初步探讨。     

新型陶瓷的特性及应用领域

本文介绍了新型陶瓷的分类、特性,以及复相陶瓷、生物陶瓷、碳纳米管、氮化铝陶瓷及多孔陶瓷的应用领域。     

氮化硅陶瓷烧的烧结

氮化硅陶瓷广泛用作高温结构材料,是很有前途的陶瓷材料之一。本文研究了氮化硅硅瓷烧结动力学,分析了影响氮化硅陶瓷烧结的因素,为氮化硅陶瓷结提供了依据。     

日本开发出高导热的氮化铝陶瓷

日本东芝综合研究所开发出了组装超大规模集成电路所不可缺少的高性能陶瓷片-氮化铝陶瓷基片，其导热性能可提高50％以上，能高效地逸散大型元件如大规模集成电路的热量。     

氮化铝陶瓷

氮化铝陶瓷这种高致密度氨化铝陶瓷的制作工艺如下：在使用粘合剂（树胶）的情况下，先挤压细磨粉末，而后于１８００～１９００Ｃ的氮气氛中烧成即可。该种陶瓷可在现代技术各个领域用作耐热绝缘子、结构材料、排热部件、耐化学腐蚀增锡等。技术性能视密度，克／厘米’３...     

氮化铝粉体制备的研究及展望

氮化铝陶瓷具有高的热导率、良好的电绝缘性、低的介电常数和介电损耗,以及与硅相匹配的热膨胀系数,是现今最为理想的基板材料和电子器件封装材料.氮化铝陶瓷的优良性能基于其粉体的高质量,因此,高质量氮化铝粉体的制备是获得性能优良氮化铝陶瓷的关键.本文综述了氮化铝粉体制备技术的研究进展,并对其未来发展方向进行了展望.     

水过滤净化用微孔陶瓷材料的制备

对水处理过程中用作过滤材料的微孔陶瓷制备方法进行了评述,指出成孔技术和成型方法是制备工艺的关键,提出了比较有前途的制备微孔陶瓷的新原料及相应的制备方法。     

AIN在SiC—AIN—Y2O3复相陶瓷中的作用

氮化铝相在ＳｉＣ－ＡＩＮ－Ｙ２Ｏ３复相陶瓷中起着至关重要的作用。在２０５０℃高温时，ＡＩＮ颗粒表面发生固相蒸发现象，并聚集到ＳｉＣ颗粒周围最终形成固溶体，改善了ＳｉＣ颗粒周围最终形成固溶体，改善了ＳｉＣ陶瓷的晶界结构，使该复相材料具有良好的机械性能，其室温抗折强度为６１０ＭＰａ，这一强度可持续至１４００℃高温，断裂韧性达到８．１ＭＰａ．ｍ＾１／２。     

AlN陶瓷表面钛金属化沉积的动力学研究

利用融盐热歧化反应进行了氮化铝陶瓷表面钛金属化沉积的动力学研究.结果表明,氮化铝陶瓷表面钛膜的厚度随着反应温度和反应时间的增加而增加,膜的厚度与反应时间成很好的线性关系,沉积速率与融盐中K2TiF6的起始浓度成线性关系,沉积过程是受融盐与氮化铝陶瓷基体之间的界面反应控制.其沉积过程的活化能为130kJ/mol.     

新技术新材料

介电陶瓷陶瓷材料特有的高强度、耐热性、稳定性等特点,被人们普遍看好用作集成电路板的制造材料。作为集成电路基板的陶瓷材料被称为介电陶瓷,这主要有氧化铝、氧化铰、碳化硅及氮化铝等,其中以氧化铝应用最为普遍。     

放电等离子烧结氮化铝透明陶瓷

利用放电等离子烧结(spark plasma sintering,SPS)技术开展对氮化铝透明陶瓷的研究.分析了原料粉的特性,烧结工艺对烧结体的影响以及所制备的氮化铝透明陶瓷的显微结构.