AlN陶瓷的水基流延成型及放電等離子燒結(jié)制備.pdf

1、本文通過(guò)對(duì)AlN粉體的表面改性，大大地提高了AlN粉體的抑制水解能力，成功實(shí)現(xiàn)了AlN生帶的水基流延成型制備，結(jié)合放電等離子燒結(jié)(SPS)工藝制備高熱導(dǎo)AlN陶瓷。研究了各因素對(duì)漿料流變特性的影響，通過(guò)對(duì)漿料制備工藝進(jìn)行優(yōu)化獲得了均勻、致密的AlN生帶；研究了各因素對(duì)AlN陶瓷性能的影響，揭示了SPS燒結(jié)過(guò)程中的致密化機(jī)制及燒結(jié)助劑的種類、含量對(duì)AlN陶瓷性能的影響規(guī)律；對(duì)不同金屬與AlN陶瓷共燒后界面的顯微組織進(jìn)行了研究，實(shí)現(xiàn)了AlN

2、陶瓷與W的良好共燒，形成了結(jié)合良好的共燒界面。
　　結(jié)果表明，采用磷酸鹽對(duì)AlN粉體進(jìn)行表面改性，能夠有效地抑制AlN粉體的水解。當(dāng)采用4wt％的Al(H2PO4)3對(duì)AlN粉體進(jìn)行改性時(shí)，懸浮液的pH值在12h內(nèi)均無(wú)明顯變化。
　　選用檸檬酸銨作為分散劑，能對(duì)AlN粉體進(jìn)行有效的分散。當(dāng)分散劑的用量為1wt%時(shí)，AlN水基漿料的粘度最低，并能夠穩(wěn)定存在，此時(shí)AlN具有最佳的分散效果。粘接劑的含量與R值(增塑劑與粘接劑的比例

3、)的大小也是影響AlN漿料粘度的重要因素。漿料的粘度隨粘接劑含量的增加而增加；隨R值的增加呈現(xiàn)先增加后減小的趨勢(shì)。漿料均呈現(xiàn)出剪切變稀的特性，這有利于流延成型的進(jìn)行。
　　稀土氧化物與碳酸鹽組成的復(fù)合燒結(jié)助劑促進(jìn)了AlN晶粒生長(zhǎng)和晶間相的晶化。以2wt.%的Li2CO3-CaCO3-Dy2O3為燒結(jié)助劑，采用SPS工藝在1800 ℃保溫10min可實(shí)現(xiàn)AlN陶瓷的最大致密化。燒結(jié)助劑與AlN表面的Al2O3反應(yīng)，生成第二相降低了燒

4、結(jié)溫度，同時(shí)降低了晶格中的氧含量，起到凈化晶格的作用，從而提高了AlN陶瓷的熱導(dǎo)率和介電性能。研究表明，當(dāng)Li2CO3-CaCO3-Dy2O3含量為4wt.%時(shí)得到的材料顯微組織結(jié)構(gòu)均勻、介電性能較好、熱導(dǎo)率達(dá)到89W/(m·K)。
　　利用Ag、Cu、Au和W在AlN生帶上進(jìn)行布線，實(shí)現(xiàn)了AlN與金屬的共燒。對(duì)共燒界面處進(jìn)行顯微組織觀察和能譜分析，結(jié)果表明，在1800 ℃保溫10min的工藝條件下，W能與AlN陶瓷實(shí)現(xiàn)良好的共燒