AlN和AlN-C復(fù)合材料的凝膠注模成型及其組織與性能研究.pdf

1、AlN陶瓷材料主要應(yīng)用于微電子工業(yè)中的基片及電子器件，其熱導(dǎo)率高、絕緣性能好、介電常數(shù)低，具有廣泛的應(yīng)用前景，由于燒結(jié)溫度高，很難制備復(fù)雜形狀產(chǎn)品，難以實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。AlN/C復(fù)合材料耐腐蝕性能強(qiáng)、重量輕、導(dǎo)熱性能好，主要應(yīng)用于微電子散熱領(lǐng)域，受到研究者的廣泛關(guān)注。
　　本文以 AlN粉末和 AlN及 C粉為主要原料，殼聚糖為有機(jī)單體，醋酸為分散劑，戊二醛作引發(fā)劑，采用凝膠注模成型技術(shù)制備 AlN陶瓷和 AlN/C復(fù)合材料。通過(guò)

2、傅立葉紅外光譜測(cè)定凝膠化體系的反應(yīng)機(jī)制，采用數(shù)字式粘度計(jì)等研究漿料流變性，利用萬(wàn)能力學(xué)試驗(yàn)機(jī)測(cè)試坯體的抗彎強(qiáng)度，采用掃描電鏡(SEM）觀察陶瓷坯體的顯微組織結(jié)構(gòu)。研究了溫度、pH值、殼聚糖含量、原料比例、醋酸含量和固相含量等對(duì)AlN陶瓷及 AlN/C復(fù)合材料的漿料流變性、凝膠化時(shí)間、生坯的力學(xué)性能與顯微組織結(jié)構(gòu)的影響規(guī)律。
　　結(jié)果表明，用醋酸作分散劑，當(dāng) pH=3時(shí)，AlN陶瓷漿料分散效果較好。隨著固相含量增加、醋酸含量降低，漿

3、料粘度上升。溫度、pH值、戊二醛含量、固相含量等對(duì)凝膠化時(shí)間影響顯著。在pH=3、固相含量達(dá)到52 vol.％的條件下，凝膠注模成型的AlN陶瓷坯體的抗彎強(qiáng)度可達(dá)到18 MPa。有機(jī)物單體間形成的長(zhǎng)鏈相互交聯(lián)，形成三維空間網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)將AlN陶瓷粉末原位固定，隨著固相含量增加，坯體致密度增大。凝膠注模成型的AlN陶瓷坯體，在真空、1750℃條件下進(jìn)行無(wú)壓燒結(jié)，材料實(shí)現(xiàn)了液相燒結(jié)機(jī)制，固相含量對(duì)AlN陶瓷組織均勻性有影響。
　　醋酸含

4、量為1 vol.％、戊二醛含量為0.7 vol.％、AlN與 C粉末的比例為1:4條件下，隨著固相含量及殼聚糖含量增加， AlN/C復(fù)合材料漿料粘度增大，凝膠化時(shí)間降低。原料中隨 C比例增加，由于 C顆粒直徑大及片層結(jié)構(gòu)使?jié){料粘度增大，凝膠化時(shí)間降低。殼聚糖體系通過(guò)戊二醛上的羰基(-C=O)和殼聚糖主鏈上伯胺基(-NH2)發(fā)生縮水聚合反應(yīng)生成亞胺鍵(-C=N-)，形成具有一定強(qiáng)度的凝膠體。殼聚糖含量、醋酸含量、固相含量、戊二醛含量等對(duì)A