AIN陶瓷研究新进展

AlN陶瓷在热、电、光和机械等方面具有非常良好的综合性能,可广泛应用于电子、冶金、机械、国防等领域。随着人们对AlN陶瓷研究的深入,它变得越来越重要。本文详细地综述了近年来AlN陶瓷在晶体缺陷、导热机理、粉末的制备及其水解和氧化、烧结及其应用等领域的研究进展,并展望了AlN未来的发展趋势。     

AlN基板材料研究进展

氮化铝基板因具有高热导率、低介电常数、与硅相匹配的热膨胀系数等优良的物理性能，被誉为新一代理想基板材料。详细综述了AlN板的国内外研究现状及其导热机理；介绍并分析了基片制备的工艺流程和影响因素；概括总结了AlN基板的金属化和烧结工艺方面的研究进展；展望了AlN基板的发展趋势和前景。     

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。     

AlN陶瓷低温烧结中的液相迁移

用XRF和SEM/EDAX对（YCa)F3助烧AlN陶瓷烧结过程中的液相迁移规律进行了研究,以Y、Ca为液相的“示踪元素”,得到烧结不同阶段液相分布的信息。结果表明,液相在坯体致密化和AlN晶粒生长过程的驱动下向坯体表面迁移。     

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.     

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.     

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。     

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。     

添加Sm2O3的AlN陶瓷的显微结构和导热性能

以自蔓延高温合成方法（SHS）制备的并经抗水化处理的AIN粉体为原料,研究了埋粉条件对添加Sm2O3的AIN陶瓷显微和导热性能的影响,结果表明,在不同埋粉烧结条件下试样周围的还原性气氛增强有助于形成较高Sm/Al比的晶界相,不加埋粉有利于晶界相的排出,这些因互均有助于提高AIN陶瓷的热导率,不加埋粉性1830度烧结可获得热导率为166W／（m.K)的AIN陶瓷。     

稀土氧化物对SPS烧结AlN陶瓷电性能的影响

以AlN粉末为原料, 添加稀土氧化物(Sm₂O₃、Y₂O₃), 在氮气气氛下, 采用SPS烧结方法制备AlN陶瓷, 研究稀土氧化物的掺杂对AlN烧结试样相组成、微观结构和电性能的影响。实验表明: Sm₂O₃、Y₂O₃与Al₂O₃反应生成的液相稀土金属铝酸盐会提高AlN陶瓷致密度, 且在晶界处形成导电通路降低了AlN陶瓷电阻率。随着Sm₂O₃掺杂量的增加, 晶界相逐渐由Sm₄Al₂O₉过渡到SmAlO₃, 且Sm₄Al₂O₉对电阻率贡献最大。其中, 3wt% Sm₂O₃掺杂AlN陶瓷电阻率最低, 为      

添加Y-Li-Ca系统的AlN陶瓷的低温烧结

本文探索了以自蔓延高温（SHS）法合成并经抗水化处理的AlN粉为原料,添加YLiO₂－CaF₂／YLiO₂－CaCO₃的AlN陶瓷的低温烧结.研究表明,YLiO₂－CaF₂／YLiO₂－CaCO₃是有效的低温烧结助剂,添加5wt％YLiO₂和0．5wt％CaF₂。,在1675℃下保温6h可得到密度为3．29g／cm³、热导率为97w／m.K的中等性能的AlN陶瓷.同时对YLiO₂-CaF₂、YLiO₂－CaCO₃两种添加剂系统进行了对比研究．结果表明,在同样的烧结条件下,前者对AlN陶瓷的低温烧结更为有利．     

AlN陶瓷的高压烧结研究

以自蔓延高温合成的AlN粉体为原料,用六面顶压机在高压(3.1～5.0GPa)下实现了未添加烧结助剂的AlN陶瓷体的烧结.研究了烧结工艺参数对AlN烧结性能的影响.用XRD、SEM对AlN高压烧结体进行了表征.研究表明:高压烧结能够有效降低AlN陶瓷的烧结温度并缩短烧结时间,烧结体的结构致密.在5.0GPa/1300℃条件下高压烧结50min的AlN陶瓷的相对密度达94.9%.在5.0GPa/1700℃/125min条件下制备的AlN陶瓷晶格常数比其粉体减小了约0.09%.     

SiC晶须增韧陶瓷基复合材料的研究进展

介绍了SiC晶须增韧陶瓷基复合材料的烧结合成方法，将各动力学因素（晶须含量、混合工艺和烧结温度）对热压烧结法制备SiC晶须增韧陶瓷基复合材料的影响进行了详细阐述，叙述并讨论了SiC晶须增韧的不同机理，并展望了该领域的研究方向。     

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.     

Reaction Phases and Strength of AlN/V Diffusion Couples

Diffusion couples of AlN/V were experimentally examined after annealing in a temperature range of 1373 K1773 K for a bonding time range of 0.9 ks21.6 ks. The interfacial reaction, reaction mechanism, and bond strength of the bonded AlN/V couples have been explained on the basis of phase relations at different bonding conditions, making use of elemental analysis, XRD, and shear testing method. Formation of V(Al) solid solution and V₂N nitride controls the interfacial joining of the AlN/V couples. A complete diffusion path between AlN and V could be predicted at 1573 K before 0.9 ks, following a sequence of AlN/V(Al)/V₂N/V. This sequence can be discussed during the Al-V-N ternary phase diagram. At a high temperature of 1573 K, AlN decomposition at the interface took place. A maximum bond strength could be obtained for a joint bonded at 1573 K after 5.4 ks, having a structure of AlN/V(Al)/V₂N + V.     

AlN纳米线CVD生长机理分析

采用化学气相沉积（CVD）法,在常压无催化剂的条件下生长出了一维AlN纳米结构,通过调节生长温度控制生长形貌,利用气固原理和Ehrlich—Schwoebel势垒模型着重分析其生长机理,当温度较高时,原子扩散长度变大,并得到较高能量,使其能从上一层跃迁到下一层,且纳米棒底部直径变大,直径变粗。     

固有烧结温度低的低介电常数陶瓷材料研究进展

固有烧结温度低的低介电常数微波介质陶瓷材料在低温共烧陶瓷(LTCC)中具有重要的应用前景。着重介绍了钨酸盐、磷酸盐、碲酸盐、钼酸盐、钒酸盐、铌酸盐和硼酸盐等固有烧结温度低的低介电常数微波介质陶瓷材料的研究进展,并指出低温共烧陶瓷材料目前存在的问题。     

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。     

微波碳热还原法制备氮化铝粉末的工艺研究

采用微波碳热还原法制备了氮化铝粉末,研究了铝源、碳源和添加剂对制备氮化铝粉末的影响. 通过对所合成的产物进行XRD检测分析表明,氢氧化铝和乙炔黑是最合适的铝源和碳源、单质添加剂的氮化催化效果最明显. 以氢氧化铝和乙炔黑为原料,加入单质添加剂,在氮气气氛下反应温度为1300℃、反应时间为1h时能获得完全氮化的氮化铝粉末,可见微波碳热还原工艺能够大大降低碳热还原法制备氮化铝粉末的反应温度,并缩短反应时间.