AlN陶瓷的水基流延成型及放電等離子燒結制備.pdf

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

2、陶瓷與W的良好共燒，形成了結合良好的共燒界面。
　　結果表明，采用磷酸鹽對AlN粉體進行表面改性，能夠有效地抑制AlN粉體的水解。當采用4wt％的Al(H2PO4)3對AlN粉體進行改性時，懸浮液的pH值在12h內均無明顯變化。
　　選用檸檬酸銨作為分散劑，能對AlN粉體進行有效的分散。當分散劑的用量為1wt%時，AlN水基漿料的粘度最低，并能夠穩(wěn)定存在，此時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。漿料均呈現(xiàn)出剪切變稀的特性，這有利于流延成型的進行。
　　稀土氧化物與碳酸鹽組成的復合燒結助劑促進了AlN晶粒生長和晶間相的晶化。以2wt.%的Li2CO3-CaCO3-Dy2O3為燒結助劑，采用SPS工藝在1800 ℃保溫10min可實現(xiàn)AlN陶瓷的最大致密化。燒結助劑與AlN表面的Al2O3反應，生成第二相降低了燒

4、結溫度，同時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陶瓷的熱導率和介電性能。研究表明，當Li2CO3-CaCO3-Dy2O3含量為4wt.%時得到的材料顯微組織結構均勻、介電性能較好、熱導率達到89W/(m·K)。
　　利用Ag、Cu、Au和W在AlN生帶上進行布線，實現(xiàn)了AlN與金屬的共燒。對共燒界面處進行顯微組織觀察和能譜分析，結果表明，在1800 ℃保溫10min的工藝條件下，W能與AlN陶瓷實現(xiàn)良好的共燒