AlN引入对刚玉瓷导热性改善及制备工艺研究

论文摘要

本论文研究了适合与刚玉瓷复合以提高其导热性能的AlN无机高导热材料，研究了它与刚玉瓷的复合优化以及制备工艺对其性能的影响，获得了具有较高导热性的新型AlN／Al2O3基复合材料，在1560℃保温60min氧化气氛烧成的复合材料的导热性比96氧化铝瓷的导热性提高了120％，并且力学性能也有明显提高。通过XRD、SEM、物性测定等测试手段研究表明：高导热材料AlN的合适量加入及其所导致的Al2O3主晶相晶粒尺寸的增大是改善刚玉瓷导热性能的主要原因；CaF2、MgF2复合氟化物助烧剂可促进主晶相晶粒的长大和晶形完整性，亦对提高导热性能有利，但是晶粒大小的不均匀性和部分晶粒的长大导致了力学性能的下降；球磨介质、烧成气氛以及烧成保温时间等制备工艺因素对该复合材料的导热性能也有较明显的作用。总之，实验结果表明复合材料中晶相的种类及数量、晶粒尺寸及气孔率是影响其导热性能的主要因素，导热性是复合材料显微结构中各因素的综合作用。通过对实验结果的数理统计分析得出在AlN加入量小于10％的情况下，AlN加入量(XAlN)、显微结构中晶粒尺寸（D）和真气孔率（Pt）对复合材料导热性能影响的一元线性回归经验方程分别为：λ′=106.7+21XAlNλ′=-44.6+40Dλ′=334.4—3479Pt

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 引言
• 1.1 该研究工作的意义
• 2 文献综述
• 2.1 氧化铝陶瓷材料
• 2.1.1 氧化铝结晶构造
• 2.1.2 氧化铝粉体的制造方法
• 2.1.3 氧化铝陶瓷分类
• 2.1.4 氧化铝陶瓷的制造工艺
• 2.1.5 氧化铝陶瓷的性能与用途
• 2.2 高导热陶瓷
• 2.2.1 高热导率陶瓷材料的基本导热机理
• 2.2.2 多晶多相陶瓷热导率的计算
• 2.2.3 高导热陶瓷材料及其用途简介
• 2.2.3.1 氮化铝陶瓷材料
• 2.2.3.1.1 概况
• 2.2.3.1.2 氮化铝粉末制备方法
• 2.2.3.1.3 氮化铝陶瓷的制造
• 2.2.3.1.4 氮化铝晶须
• 2.2.3.1.5 氮化铝陶瓷的应用
• 2.2.3.2 氮化硼陶瓷
• 2.2.3.2.1 概况
• 2.2.3.2.2 氮化硼粉末制备
• 2.2.3.2.3 氮化硼陶瓷制造工艺
• 2.2.3.2.4 氮化硼纤维
• 2.2.3.2.5 氮化硼陶瓷的应用
• 2.2.3.3 氮化硅陶瓷
• 2.2.3.3.1 概况
• 2.2.3.3.2 氮化硅粉末制备
• 2.2.3.3.3 氮化硅陶瓷制造工艺
• 2.2.3.3.4 氮化硅陶瓷的应用
• 2.2.3.4 碳化硅陶瓷
• 2.2.3.4.1 概述
• 2.2.3.4.2 碳化硅粉末制备
• 2.2.3.4.3 碳化硅陶瓷的烧结工艺
• 2.2.3.4.4 碳化硅陶瓷的应用
• 2.2.3.5 高热导率陶瓷在电子器件上的应用
• 2.3 陶瓷基板概述
• 2.3.1 陶瓷基板及其性能要求
• 2.3.2 陶瓷基板的种类、特点及其应用领域
• 2.3.3 陶瓷基板的研究现状及不足之处
• 2.4 本论文的研究任务和总体思路
• 3 实验方法与内容
• 3.1 高导热材料的选取研究
• 3.1.1 引言
• 3.1.2 实验部分
• 3.1.2.1 实验原料
• 3.1.2.2 实验过程
• 2O₃基复合材料制备'>3.2 AlN/Al₂O₃基复合材料制备
• 3.2.1 引言
• 3.2.2 实验
• 3.2.2.1 实验原料
• 3.2.2.2 实验所用仪器
• 3.2.2.3 实验工艺流程及工艺参数简介
• 3.2.2.4 实验设计
• 3.3 测试及其性能表征
• 3.3.1 陶瓷样品的线收缩率测试
• 3.3.2 吸水率、气孔率、体积密度测定
• 3.3.3 样品抗折强度的测定
• 3.3.4 导热性能测试
• 3.3.5 物相分析
• 3.3.6 显微结构分析
• 4、实验结果与分析讨论
• 4.1 选取高导热材料的实验结果与分析讨论
• 4.1.1 不同高导热材料的加入对烧结性能的影响
• 4.1.2 不同高导热材料的加入对力学性能的影响
• 4.1.3 不同高导热材料的加入对导热性能的影响
• 4.1.4 小结
• 2O₃基复合材料的实验结果与分析讨论'>4.2 制备AlN/Al₂O₃基复合材料的实验结果与分析讨论
• 4.2.1 初步实验的实验结果与分析讨论
• 4.2.1.1 AlN加入量对烧结性能的影响
• 4.2.1.2 AlN加入量对力学性能的影响
• 4.2.1.3 AlN加入量对导热性能的影响
• 4.2.1.4 影响因素与导热性能相关性的回归分析
• 4.2.1.5 小结
• 4.2.2 替换碳酸盐助烧剂为氟化物助烧剂的实验结果与分析讨论
• 4.2.2.1 不同氟化物助烧剂的替换对烧结性能的影响
• 4.2.2.2 不同氟化物助烧剂的替换对力学性能的影响
• 4.2.2.2 不同氟化物助烧剂的替换对导热性能的影响
• 4.2.2.3 小结
• 4.2.3 工艺条件改善实验的实验结果与分析讨论
• 4.2.3.1 使用不同球磨介质对复合材料性能的影响
• 4.2.3.1.1 不同球磨介质对烧结性能的影响
• 4.2.3.1.2 不同球磨介质对导热性能的影响
• 4.2.3.2 烧成气氛对导热性能的影响
• 4.2.3.3 保温时间对复合材料性能的影响
• 4.2.3.3.1 保温时间对力学性能的影响
• 4.2.3.3.2 保温时间对导热性能的影响
• 4.2.3.4 小结
• 5 全文结论与展望
• 5.1 全文结论
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献