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氮化鋁陶瓷基片燒結工藝分析

陶瓷燒結是在進行陶瓷加工前最后進行的一個環節,燒結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方法。
工業陶瓷燒結是在進行陶瓷加工前最后進行的一個環節,燒結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方法。

(1)燒結方法

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

氮化鋁陶瓷片打孔
a 微波燒結
 
傳統燒結方式一般通過外部熱源對AlN坯體進行加熱,熱傳導不均且速度較慢,將影響燒結質量。微波燒結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。這種快速燒結技術能充分發揮亞微米級和納米級粉末的性能,具有很強的發展前景。
 
例子:研究人員采用該燒結方法對加有質量分數3%Y2O3的AlN粉體進行燒結,在燒結溫度較低的情況下制備出了接近理論密度的AlN陶瓷材料,熱導率達160~225W/( m·K)。
 
b 放電等離子燒結
 
放電等離子燒結技術主要利用放電脈沖壓力、脈沖能和焦耳熱產生瞬間高溫場實現快速燒結。放電等離子燒結技術的主要特點是升溫速度快,燒結時間短,燒結溫度低,可實現AlN 陶瓷的快速低溫燒結。通過該燒結方法,燒結體的各個顆??深愃朴谖⒉Y那樣均勻地自身發熱以活化顆粒表面,可在短時間內得到致密化、高熱導燒結體
 
例子:有研究人員將添加質量分數3% Sm2O3的AlN坯體通過放電等離子燒結技術在1500℃下僅燒結3min,便得到高達118 W/( m·K)的熱導率。
(2)燒結助劑成分及其添加方式

常用的燒結助劑主要是以堿土金屬和稀土元素的化合物為主,單元燒結助劑燒結能力往往很有限,通常要配合1800℃以上燒結溫度、較長燒結時間及較多含量的燒結助劑等條件。二元或多元燒結助劑各成分間相互促進,往往會得到更加明顯的燒結效果。
 
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體原位生成燒結助劑。后者所生成的燒結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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