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氮化鋁陶瓷基片燒結(jié)工藝分析

陶瓷燒結(jié)是在進行陶瓷加工前最后進行的一個環(huán)節(jié),燒結(jié)的好壞都將影響氮化鋁陶瓷的加工性能,從而影響加工后的陶瓷基片的性能,下面科眾陶瓷廠給大家介紹下其燒結(jié)方法。
工業(yè)陶瓷燒結(jié)是在進行陶瓷加工前最后進行的一個環(huán)節(jié),燒結(jié)的好壞都將影響氮化鋁陶瓷的加工性能,從而影響加工后的陶瓷基片的性能,下面科眾陶瓷廠給大家介紹下其燒結(jié)方法。

(1)燒結(jié)方法

AlN陶瓷基片一般采用無壓燒結(jié)(常壓燒結(jié)),該燒結(jié)方法是一種最普通的燒結(jié),雖然工藝簡單、成本較低、可制備復(fù)雜器件,但燒結(jié)溫度一般偏高,在不添加燒結(jié)助劑的情況下,一般無法制備高性能AlN陶瓷基片。(助劑相關(guān)見下文解析。近年來,出現(xiàn)了一些新型燒結(jié)方式,如微波燒結(jié)、放電等離子燒結(jié)等。

氮化鋁陶瓷片打孔
a 微波燒結(jié)
 
傳統(tǒng)燒結(jié)方式一般通過外部熱源對AlN坯體進行加熱,熱傳導(dǎo)不均且速度較慢,將影響燒結(jié)質(zhì)量。微波燒結(jié)通過坯體吸收微波能量從而進行自身加熱,加熱過程是在整個材料內(nèi)部同時進行,升溫速度快,溫度分散均勻,防止AlN 陶瓷晶粒的過度生長。這種快速燒結(jié)技術(shù)能充分發(fā)揮亞微米級和納米級粉末的性能,具有很強的發(fā)展前景。
 
例子:研究人員采用該燒結(jié)方法對加有質(zhì)量分?jǐn)?shù)3%Y2O3的AlN粉體進行燒結(jié),在燒結(jié)溫度較低的情況下制備出了接近理論密度的AlN陶瓷材料,熱導(dǎo)率達160~225W/( m·K)。
 
b 放電等離子燒結(jié)
 
放電等離子燒結(jié)技術(shù)主要利用放電脈沖壓力、脈沖能和焦耳熱產(chǎn)生瞬間高溫場實現(xiàn)快速燒結(jié)。放電等離子燒結(jié)技術(shù)的主要特點是升溫速度快,燒結(jié)時間短,燒結(jié)溫度低,可實現(xiàn)AlN 陶瓷的快速低溫?zé)Y(jié)。通過該燒結(jié)方法,燒結(jié)體的各個顆粒可類似于微波燒結(jié)那樣均勻地自身發(fā)熱以活化顆粒表面,可在短時間內(nèi)得到致密化、高熱導(dǎo)燒結(jié)體
 
例子:有研究人員將添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)3% Sm2O3的AlN坯體通過放電等離子燒結(jié)技術(shù)在1500℃下僅燒結(jié)3min,便得到高達118 W/( m·K)的熱導(dǎo)率。
(2)燒結(jié)助劑成分及其添加方式

常用的燒結(jié)助劑主要是以堿土金屬和稀土元素的化合物為主,單元燒結(jié)助劑燒結(jié)能力往往很有限,通常要配合1800℃以上燒結(jié)溫度、較長燒結(jié)時間及較多含量的燒結(jié)助劑等條件。二元或多元燒結(jié)助劑各成分間相互促進,往往會得到更加明顯的燒結(jié)效果。
 
目前,助燒劑引入的方式一般有2種,一種是直接添加,另一種是以可溶性硝酸鹽形式制成前驅(qū)體原位生成燒結(jié)助劑。后者所生成的燒結(jié)助劑組元分布更為均勻,顆粒更為細小,比表面能更大。


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本文“氮化鋁陶瓷基片燒結(jié)工藝分析”由科眾陶瓷編輯整理,修訂時間:2019-03-16 17:11:23
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