高导热AlN陶瓷研究进展

在回顾氮化铝陶瓷研究所历史的基础上 ，坚最后国内外高导热ＡｌＮ陶瓷的研究工作进行了全面的主平述。     

金属Mo对AlN基复相材料性能的影响

以氮化铝、金属Mo 为原料,Y₂O₃为烧结助剂,氮气氛下、1800～1900℃热压烧结制备Mo/AlN 复相材料。利用 XRD、SEM对材料的相组成、显微结构进行表征,四探针法测试复相材料的电阻率,微带线法测试2～20 GHz频率范围内材料的微波衰减特性,探讨了渗流现象与衰减特性之间的内在联系。结果表明;当 Mo 添加量为4. 56 vol %～15. 03 vol %,材料呈现宽频衰减特性,且随着 Mo 含量和烧结温度的增加衰减量增大;当Mo 添加量为16. 18 vol %～24. 88 vol %,材料仅在 6、10、14、18 GHz? 4个频率点出现了明显的谐振峰。根据渗流模型对电阻率数据进行拟合,得到导电相渗流阈值V_c和相应电阻率分别为14. 87 vol %和11. 59 Ω·m。当Mo 体积分数V >V_c时 , 复相材料的衰减特性由宽频向选频转变。      

高导热中间相沥青基炭纤维的微观结构分析

中间相沥青基炭纤维具有低电阻、高导热特性,是目前最具发展前景的功能型导热、散热材料,但是国内对其微观结构和性能的研究报道较少。对国外高导热中间相沥青基炭纤维的微观结构和形貌进行了分析,同时将实验室研发的不同截面形状中间相沥青基炭纤维进行比较。研究结果表明中间相沥青基炭纤维具有的高导热特性源于其内部三维有序堆积的类石墨层状结构和较为完整生长的石墨晶体。热处理温度越高,其类石墨晶体生长越完善,层片取向程度越高。与圆形截面辐射状结构中间相沥青炭纤维相比,带状截面炭纤维有效解决了劈裂问题,其石墨片层间距为0.337nm,层片堆积高度达到26.77nm,轴向热导率高于800W/（m.K）。     

有限元仿真设计的双粒度AlN改性导热环氧树脂

以AlN/环氧树脂复合材料为研究对象,使用ANSYS建立代表性体积元模型,对AlN颗粒填充环氧树脂的导热性能进行模拟分析,研究了AlN/环氧树脂导热性能随AlN添加量的变化规律,通过实验验证了可靠性.根据模型预报的最优化配方,制成具有良好导热性能和绝缘性能的AlN/环氧树脂复合材料.结果表明:随AlN含量增加,AlN/...     

热管理用高导热碳化硅陶瓷基复合材料研究进展

碳化硅陶瓷基复合材料以其高比强度、高比模量、高导热、良好的耐烧蚀性能、高温抗氧化性、抗热震性能等特性,广泛应用于航空航天、摩擦制动、核聚变等领域,成为先进的高温结构及功能材料。本文综述了高导热碳化硅陶瓷基复合材料制备及性能等方面的最新研究进展。引入高导热相,如金刚石粉、中间相沥青基碳纤维等用以增强热输运能力;优化热解炭炭与碳化硅基体界面用以降低界面热阻;热处理用以获得结晶度更高、导热性能更好的碳化硅基体;设计预制体结构用以建立连续导热通路等方法,提高碳化硅陶瓷基复合材料的热导率。此外,本文展望了高导热碳化硅陶瓷基复合材料后续研究方向,即综合考虑影响碳化硅陶瓷基复合材料性能要素,优化探索高效、低成本的制备工艺;深入分析高导热碳化硅陶瓷基复合材料导热机理,灵活运用复合材料结构与性能的构效关系,以期制备尺寸稳定、具有优异热物理性能的各向同性高导热碳化硅陶瓷基复合材料。     

AIN-TiB2复相微波衰减材料的性能

采用热压烧结工艺制备了AIN—TiB2复相微波衰减材料。通过网络分析仪,研究了TiB2含量对材料微波衰减性能的影响。结果表明,当不加衰减剂TiB2时,材料几乎没有衰减性能;当TiB2含量低于10wt％时,材料呈现选频衰减且衰减量非常的小;当TiB2含量在25wt％～50wt％时,材料呈现良好的多点选频衰减,且随着TiB2含量的增加,材料的衰减量增加。初步探讨了AIN—TiB2复相材料微波衰减机理。     

高导热低填量聚合物基复合材料研究进展

高导热低填量聚合物基复合材料在电子封装和大功率电子设备等领域有着巨大需求。通常高导热聚合物是通过在高分子基体中均匀分散高含量的导热填料来实现的,然而较高填料含量会极大地恶化复合材料力学性能和提升材料经济成本,因此高填量复合材料很难满足当前工业应用上的需求。综述了近年来高导热低填量聚合物基复合材料制备研究进展,简要介绍了导热机制和影响低填量聚合物基复合材料导热性能的主要因素,按照不同填料类型介绍了一些热导率高于1.0 W/（m·K）且填充量低于10vol%的高导热低填量聚合物基复合材料的制备方法和研究进展,展望了高导热低填量聚合物基复合材料的发展方向。     

定向金属氮化法制备AlN/Al陶瓷基复合材料研究进展

介绍了氮化铝的结构和性能,并回顾了国内外采用定向金属氮化法制备AlN/Al陶瓷基复合材料的研究成果,详细探讨了合金成分和预形体对AlN/Al陶瓷基复合材料显微结构和生长的影响.指出工艺和显微结构优化、新型复合材料开发是定向金属氮化法制备AlN陶瓷材料的发展方向.     

真空微波器件用TiO2衰减陶瓷

本文叙述了一种新型的ＴｉＯ２衰减陶瓷的西方和制造工艺，在国内首次用ＨＰ８５１０Ｂ对其ε”、μ”等电性能进行了测定，其数据对吸收机理的深入研究和现行产品质量的改进都具有重要意义。论文还对衰减陶瓷的研究和发展方向，提出了建设性意见。     

氮化铝基微波衰减材料在高频行波管中的应用

应用于高频行波管中全匹配吸收模式的微波衰减材料需要具有好的高温稳定性、高的导热率以及高的衰减量.氮化铝基微波衰减材料由于成本低、性能好,已经取代BeO基复合材料而成功应用于实践.综述了AlNSiC、AlN-C、AlN-金属几种复相微波衰减材料的研究现状,比较分析了各体系的衰减特性.AlN-SiC复相陶瓷具有较好的宽频衰减特性,主要衰减机制为介电损耗,但存在难以烧结的问题;AlN-C复相陶瓷微波衰减量较低,限制了其在行波管中的应用;AlN-金属复相陶瓷衰减量大,但选频衰减特性相对比较明显.     

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。     

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．     

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。     

微波烧结制备ZrO2-AlN复合陶瓷的微观结构与性能研究

氧化锆(ZrO₂)陶瓷具有出色的机械性能, 但其应用受到低热导率(Thermal Conductivity, TC)的限制。本研究设计并通过微波烧结制备了高热导率氧化锆-氮化铝(AlN)复合陶瓷, 优化制备条件后, 抑制了两种物质之间的反应, 获得了致密的复合陶瓷(相对密度>99%), 详细研究了该复合陶瓷的组织演变、热学性能和力学性能。研究结果表明, 随着AlN含量的增加, 复合陶瓷的室温下热导率、热扩散系数和热容增加, 分别达到41.3 W/(m·K)、15.2 mm²/s和0.6 J/(g·K)。这种具有高热导率和抗热震性的ZrO₂-AlN复合复合陶瓷在能源系统的高温热交换材料领域具有广阔的应用前景。     

原位裂解碳对氮化铝基微波衰减陶瓷性能的影响

碳材料具有优异的吸波性能, 但是难以在陶瓷基体中均匀分散。本研究通过酚醛树脂裂解的方法在氮化铝陶瓷基体中引入碳, 研究了酚醛树脂的添加量对氮化铝陶瓷烧结性能、微观形貌、导热性能和介电性能的影响。研究发现, 酚醛裂解形成的碳能够有效促进氮化铝陶瓷的致密化进程, 降低烧结温度。当酚醛树脂含量为3wt%, 1700℃烧结后陶瓷的致密度达到99.26%。此外, 裂解碳的引入能够显著提高材料的导热性能, 并在材料的气孔中和氮化铝的晶界处形成碳膜, 从而显著提高材料的介电性能。当酚醛树脂含量为6wt%时, 材料热导率达135.1W/(m·K), 在X波段的介电损耗为0.3, 表明材料具有良好的微波衰减能力, 有望应用于大功率的微波电真空器件中。     

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.     

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。     

复合烧结助剂对Si3N4陶瓷力学性能和热导率的影响

Si₃N₄陶瓷因兼具优异的力学和热学性能, 成为第三代半导体陶瓷基板的首选材料之一。本研究以7种不同离子半径的稀土氧化物(RE₂O₃, RE=Sc、Lu、Yb、Y、Gd、Nd、La)与非氧化物(MgSiN₂)作复合烧结助剂, 通过热压烧结和退火热处理制备了高强、高热导Si₃N₄陶瓷, 并系统研究了复合烧结助剂中RE₂O₃种类对Si₃N₄陶瓷物相组成、微结构、力学性能和热导率的影响规律。热压后Si₃N₄陶瓷力学性能优越, 其中添加Nd₂O₃-MgSiN₂的样品弯曲强度达到(1115±49) MPa。退火处理后Si₃N₄陶瓷的热导率得到大幅提升, 呈现出随稀土离子半径减小而逐渐增大的规律, 其中添加Sc₂O₃-MgSiN₂的样品退火后的热导率从54.7 W·m^-1·K^-1提升至80.7 W·m^-1·K^-1, 提升了47.6%。该结果表明, 相较于国际上通用的Y₂O₃-MgSiN₂和Yb₂O₃-MgSiN₂烧结助剂组合, Sc₂O₃-MgSiN₂有望成为制备高强度、高热导Si₃N₄陶瓷的新型复合助剂。     

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CaF_2－Y_2O_3的AlN陶瓷的显微结构及热导性质

本文探索了影响添加ＣａＦ２－Ｙ２Ｏ３的ＡｌＮ陶瓷热导率的显微结构因素．利用ＸＲＤ、ＸＰＳ研究了伴随烧结过程的晶格畸变规律，确定了氧及杂质碳在ＡｌＮ晶格中的扩散行为，从而导致了晶胞的收缩和膨胀．ＴＥＭ和ＨＲＥＭ观察到类似转相区的面缺陷和不同于ＡｌＮ结构的微区．结果表明，除了晶粒内部的缺陷，第二相强烈地影响烧结体的热导率，挥发性第二相有助于提高热导率．