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
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文檔簡介
1、AIN陶瓷具有高熱導率、低介電常數(shù)、高電阻率及與硅相近的熱膨脹系數(shù)等優(yōu)點,被廣泛地用作大功率微波電子器件的基板材料及封裝材料。目前,隨著微波技術向著更高頻率過渡,要求基板的厚度變得更薄,這就對材料的強度提出了更高的要求。本文圍繞高強度AlN基復相陶瓷基板的制備,通過在AlN中加入Al2O3,原位反應燒結制備了AlON-AlN復相陶瓷,研究了Al2O3加入量、燒結溫度、保溫時間、燒結助劑、燒結方式(無壓、熱壓)等對復相陶瓷燒結性能、相組成
2、、顯微結構和性能的影響。主要研究結果如下:
研究了在1600~1850℃燒結的試樣的相組成。在1600℃下燒結的試樣中沒有發(fā)現(xiàn)γ-AlON晶相的存在,在1650~1800℃的溫度范圍內(nèi)可觀察到γ-AlON,當溫度升高至1850℃時,AlON與ALN發(fā)生反應生成新相27R,由此可以確定AlON-AlN復相陶瓷的制備溫度為1650~1800℃。
燒結溫度對復相陶瓷燒結性能影響的研究表明,Al2O3加入量為30wt
3、%的試樣,無壓燒結時隨著燒結溫度從1650℃升高至1700℃,試樣氣孔率逐漸減小,在1700~1800℃范圍內(nèi),晶粒尺寸增大,但氣孔率無明顯變化,約為0.1%。當溫度升高至1850℃時,氣孔率又有所增加。熱壓燒結的試樣在1650~1800℃范圍內(nèi)氣孔率無顯著變化,氣孔率均比較低,約為0.05%,在1850℃時氣孔率同樣有所升高。與無壓燒結相比,在各溫度下熱壓燒結試樣均具有更低的氣孔率。
Al2O3和燒結助劑Y2O3加入量對
4、復相陶瓷燒結性能影響的研究結果表明,1750℃下,隨著Al2O3加入量從10wt%增加到30wt%,試樣氣孔率逐漸減小,加入量進一步增加至50wt%于,試樣氣孔率無明顯變化,約為0.24%。隨著Y2O3加入量從1wt%增加到5wt%,試樣顯氣孔率先減小后增大,加入量為2wt%的試樣氣孔率最小,約為0.13%,說明一定量Y2O3和.Al2O3能有效地提高復相陶瓷的致密度。
保溫時間對復相陶瓷燒結性能影響的研究結果表明,隨著保
5、溫時間從1h延長至8h,晶粒尺寸明顯增大,保溫時間為2h時試樣氣孔率最低,約為0.24%。
燒結溫度對復相陶瓷抗彎強度和熱導率影響的研究結果表明,對于Al2O3加入量為30wt%的試樣,在1650~1800℃范圍內(nèi)無壓燒結時,1700℃燒結的試樣抗彎強度與熱導率值最大,分別為378MPa和38W/m·K。熱壓燒結試樣的抗彎強度隨著燒結溫度的升高逐漸降低,1650℃時抗彎強度最大,為457MPa。此外,熱壓燒結試樣的抗彎強度
6、整體高于無壓燒結的試樣。
Al2O3加入量對復相陶瓷抗彎強度和熱導率影響的研究結果表明,對1750℃無壓燒結的試樣,隨著Al2O3加入量從10wt%增加到50wt%,在加入量為30wt%時抗彎強度達最大值355MPa,熱導率則隨著Al2O3加入量的增加逐漸減小,Al2O3加入量為10wt%時熱導率最大,為50 W/m·K。
保溫時間對抗彎強度和熱導率影響的研究結果表明,對Al2O3加入量為30wt%、1750
7、℃無壓燒結的試樣,在1~8h保溫時間內(nèi),保溫2h時具有最大抗彎強度355MPa,熱導率隨著保溫時間的延長逐漸增大,保溫8h得到最大值59W/m·K。對于熱壓燒結試樣,在保溫2h時抗彎強度達到最大值429MPa,延長保溫時間對熱導率影響不明顯,各保溫時間下熱導率約為65 W/m·K,整體高于無壓燒結試樣。
Y2O3加入量對復相陶瓷抗彎強度和熱導率影響的研究結果表明,隨著Y2O3加入量從1wt%增加至5wt%,試樣抗彎強度在加
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