氮化铝(AlN)综合性能相当优良,是当前具有高热传导性和出色的电绝缘特性这一有趣组合的先进陶瓷材料,这样得天独厚的优点使得业界对它的应用潜力十分看好。尽管氮化铝是当前材料科学界很炙手可热的材料之一,但其发展其实并不顺遂。尽管在1877年就已合成,但随后的100多年间其实都没什么实际应用,直到20世纪50年代,人们才成功制得氮化铝陶瓷,并作为耐火材料应用于纯铁、铝以及铝合金的熔炼。要发展氮化铝陶瓷,选对方向很关键。目前氮化铝陶瓷的制备工艺日趋成熟,应用范围也在不断扩大,尤其是进入21世纪后,人们对微电子技术的重视又为氮化铝材料的发展增添了不少筹码。氮化铝薄膜可制成高频压电元件、超大规模集成电路基片等。舟山球形氮化硼品牌
影响氮化铝陶瓷热导率的因素:致密度:根据氮化铝的热传导性能,低致密度的样品存在的大量气孔,会影响声子的散射,降低其平均自由程,进而降低氮化铝陶瓷的热导率。同时,低致密度的样品其机械性能也可能达不到相关应用要求。因此,高致密度是氮化铝陶瓷具有高热导率的前提。显微结构:氮化铝陶瓷的显微组织结构与其热力学性能有着一一对应,显微结构包括晶粒尺寸、形貌和晶界第二相的含量及分布等。实际的氮化铝陶瓷为多相组成的多晶体,它主要由氮化铝晶相、铝酸盐第二相(晶界相)以及气孔等缺陷组成。除了对氮化铝的晶格缺陷进行研究外,许多人还对氮化铝的晶粒、晶界形貌、晶界相的组成、性质、含量、分布、以及它们与热导率的关系进行了较广研究,一般认为铝酸盐第二相的分布对热导率的影响很为重要。金华绝缘氮化铝粉体生产商结晶氮化铝溶于水、无水乙醇、,微溶于盐酸,其水溶液呈酸性。
由于氮化铝具有与铝、钙等金属不润湿等特性,所以可以用其作坩埚、保护管、浇注模具等。将氮化铝陶瓷作为金属熔池可以用在浸入式热电偶保护管中,由于它不粘附熔融金属,在800~1000度的熔池中可以连续使用大约3000个小时以上并且不会被侵蚀破坏。此外,由于氮化铝材料对熔盐砷化镓等材料性能稳定,那么将氮化铝坩埚替代玻璃进行砷化镓半导体的合成,能够完全消除硅的污染而得到高纯度的砷化镓。氮化铝陶瓷拥有高硬度和高温强度性能,可制作切割工具、砂轮、拉丝模以及制造工具材料、金属陶瓷材料的原料。
活性金属钎焊法是在普通钎料中加入一些化学性质较为活泼的过渡元素如:Ti、Zr、Al、Nb、V等。一定温度下,这些活泼元素会与陶瓷基板在界面处发生化学反应,形成反应过渡层,如图7所示。反应过渡层的主要产物是一些金属间化合物,并具有与金属相同的结构,因此可以被熔化的金属润湿。共烧法是通过丝网印刷工艺在AlN陶瓷生片表面涂刷一层难熔金属(Mo、W等)的厚膜浆料,一起脱脂烧成,使导电金属与AlN陶瓷烧成为一体结构。共烧法根据烧结温度的高低可分为低温共烧(LTCC)和高温共烧(HTCC)两种方式,低温共烧基板的烧结温度一般为800-900℃,而高温共烧基板的烧结温度为1600-1900℃。烧结后,为了便于芯片引线键合及焊接,还需在金属陶瓷复合体的金属位置镀上一层Sn或Ni等熔点较低的金属。氮化铝由于造价高,只能用于磨损严重的部位。
提高氮化铝陶瓷热导率的途径:选择合适的烧结工艺,致密度对氮化铝陶瓷的热导率有重要影响,致密度较低的氮化铝陶瓷很难有较高的热导率,因此必须选择合适的烧结工艺实现氮化铝陶瓷的致密化。常压烧结:常压烧结的烧结温度通常为1600℃至2000℃,当添加了Y2O3烧结助剂后,氮化铝粉会产生液相烧结,烧结温度一般在1700℃至1900℃,特别是1800℃很常用,保温时间为2h。烧结温度还要受到氮化铝粉粒度、添加剂含量及种类等的影响。热压温度相对能低一些,一般是在1500℃至1700℃,保温时间为0.5h,施加的压力为20MPa左右。在1500℃至1800℃范围内,提高氮化铝烧结温度通常会明显提高氮化铝烧结体的导热率和致密度,特别是在常压烧结时,这种影响更为明显。高温自蔓延法和低温碳热还原合成工艺是很有发展前景的氮化铝粉末合成方法。舟山球形氮化硼品牌
AIN晶体以〔AIN4〕四面体为结构单元共价键化合物,具有纤锌矿型结构,属六方晶系。舟山球形氮化硼品牌
AIN的作用:关于密集六角结构的A1N(a=0.3104,C=0.4965nm)与硅铁母相的析出方位关系。在2000个约1微米左右的针状A1N中,对用电子射线可明确分析的单晶中122个、冷轧后155个试样进行了调查。结果是,观察到大半的针状AIN似乎沿{100}Fe及{120}Fe为惯析面析出,但实际上,A1N与硅铁母相之间具有一定关系。关于晶界通过一个析出物时,其对移动的抑制力,如按Zener公式,一直用取决于形状、尺寸、体积比等因子的机械抑制力IR来进行讨论。从母相晶体与AIN之问的特殊析出位向关系出发,产生了新的抑制效果,在此,称之为选择抑制力。AIN对母相晶体之所以具有特定的析出位向关系,是因为其析出方位稳定的原因。舟山球形氮化硼品牌
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