AlN-BN復(fù)相陶瓷的制備與性能研究.pdf

1、本論文主要以AlN和BN粉為原料，無(wú)燒結(jié)助劑，采用熱壓燒結(jié)(HP)和熱等靜壓燒結(jié)(HIP)成功制備出了AlN和AlN-BN復(fù)相陶瓷，主要研究了燒結(jié)溫度、所施壓強(qiáng)和BN含量對(duì)AlN-BN復(fù)相陶瓷顯微結(jié)構(gòu)和性能的影響。并確立了能預(yù)測(cè)熱等靜壓制備的AlN-BN復(fù)相陶瓷熱導(dǎo)率和體積電阻率的兩相復(fù)合模型。
　　采用HP方法制備出的AlN和AlN-BN復(fù)相陶瓷的研究結(jié)果表明:復(fù)相陶瓷由純凈的AlN和BN組成。當(dāng)BN含量相同時(shí)，隨著燒結(jié)溫度越高

2、，其相對(duì)密度、熱導(dǎo)率、體積電阻率和硬度越高，而質(zhì)量磨損率和平均摩擦系數(shù)減小。隨著B(niǎo)N含量的不斷增加，晶粒逐漸發(fā)育完善，AlN-BN復(fù)相陶瓷的相對(duì)密度也隨之增加。但是nAlN∶nBN=50∶50時(shí)，BN交叉堆積明顯，疏松多孔，不利于材料致密。隨著B(niǎo)N的增加，硬度和熱導(dǎo)率逐漸下降，體積電阻率、質(zhì)量磨損率和平均摩擦系數(shù)增大。在1700℃、保溫1h的燒結(jié)工藝下能制備出nAlN∶nBN=75∶25相對(duì)密度為95.58％，熱導(dǎo)率為58.13W/(m

3、.K)，體積電阻率7.32×1014Ω.cm的AlN-BN復(fù)相陶瓷。
　　采用HIP燒結(jié)制備出的AlN-BN復(fù)相陶瓷研究表明:當(dāng)BN含量相同時(shí)，隨著燒結(jié)溫度和壓強(qiáng)的升高，復(fù)相陶瓷的相對(duì)密度、熱導(dǎo)率、體積電阻率和硬度提高，質(zhì)量磨損率和平均摩擦系數(shù)減小。HIP燒結(jié)溫度對(duì)AlN-BN復(fù)相陶瓷的致密化比壓強(qiáng)作用更為顯著。熱等靜壓的高壓強(qiáng)可以有效打破BN的“卡片式”結(jié)構(gòu)，使得BN的添加量對(duì)材料的燒結(jié)致密化進(jìn)程影響不大，硬度和熱導(dǎo)率隨著B(niǎo)N的

4、添加量增加而逐漸下降，體積電阻率、質(zhì)量磨損率和平均摩擦系數(shù)增大。在1550℃、90MPa、保溫3h的熱等靜壓工藝下，可以制備出nAlN∶nBN=75∶25相對(duì)密度達(dá)98.03％，熱導(dǎo)率為77.29W/(m.K)，體積電阻率1.35×1015Ω.cm的AlN-BN復(fù)相陶瓷。
　　根據(jù)復(fù)相陶瓷的兩相復(fù)合模型:λ∞=λ2(λ1+F(1-φ)(λ2-λ1))/λ2-(1-F)(1-φ)(λ2-λ1)計(jì)算得到的復(fù)相陶瓷的熱導(dǎo)率和電導(dǎo)率（電阻