陶瓷氮化铝粉体

AlN属于共价化合物，自扩散系数小，烧结致密化非常困难，通常需要使用稀土金属氧化物和碱土金属氧化物作为烧结助剂来促进烧结，但仍需要1800℃以上的烧结温度。近几年，出于减少能耗、降低成本以及实现AlN与金属浆料的共同烧结等因素考虑，人们开始注意AlN低温烧结技术的研究。所谓低温烧结是个相对概念，指的是将AlN的烧结温度降低到1600℃至1700℃之间实现致密度高的烧结。一般认为，AlN表层的氧是在高温下才开始向其晶格内部扩散。因此，低温烧结另外一个潜在的有利影响是可以延缓高温烧结时表层氧向AlN晶格内部扩散，增进后续热处理过程中的排氧效果，有利于制备出高热导率的陶瓷材料。低温烧结的关键技术是选择有效的烧结助剂。根据氮化铝的热传导性能，低致密度的样品存在的大量气孔，会影响声子的散射。陶瓷氮化铝粉体

氮化铝陶瓷基片制造并非易事：氮化铝的很大特点是热膨胀系数（CTE）与半导体硅（Si）相当，且热导率高，理论上氮化铝热导率可达到320W/(m·K)，但成本很高。由于制备氮化铝陶瓷的重点原料氮化铝粉体制备工艺复杂、能耗高、周期长、价格昂贵，国内的氮化铝粉体很大程度上依赖进口。原料的批次稳定性、成本也成为国内氮化铝陶瓷基片材料制造的瓶颈。氮化铝基板生产呈地区集中状态，美国、日本、德国等国家和地区是全球很主要的电子元件生产和研发中心，在氮化铝陶瓷基片的研究已远早于国内。日本已有较多企业研发和生产氮化铝陶瓷基片，目前是全球很大的氮化铝陶瓷基片生产国。丽水球形氮化铝品牌通过将导热能力优异的AlN纳米颗粒添加到环氧树脂中，可有效提高材料的热导率和强度。

AlN陶瓷基片一般采用无压烧结，该烧结方法是一种很普通的烧结，虽然工艺简单、成本较低、可制备形状复杂，但烧结温度一般偏高，再不添加烧结助剂的情况下，一般无法制备高性能陶瓷基片。传统烧结方式一般通过外部热源对AlN坯体进行加热，热传导不均且速度较慢，将影响烧结质量。微波烧结通过坯体吸收微波能量从而进行自身加热，加热过程是在整个材料内部同时进行，升温速度快，温度分散均匀，防止AlN陶瓷晶粒的过度生长。这种快速烧结技术能充分发挥亚微米级和纳米级粉末的性能，具有很强的发展前景。放电等离子烧结技术主要利用放电脉冲压力、脉冲能和焦耳热产生瞬间高温场实现快速烧结。放电等离子烧结技术的主要特点是升温速度快，烧结时间短，烧结温度低，可实现AlN陶瓷的快速低温烧结。通过该烧结方法，烧结体的各个颗粒可类似于微波烧结那样均匀地自身发热以活化颗粒表面，可在短时间内得到致密化、高热导烧结体。

氮化铝(AlN)综合性能相当优良，是当前具有高热传导性和出色的电绝缘特性这一有趣组合的先进陶瓷材料，这样得天独厚的优点使得业界对它的应用潜力十分看好。尽管氮化铝是当前材料科学界很炙手可热的材料之一，但其发展其实并不顺遂。尽管在1877年就已合成，但随后的100多年间其实都没什么实际应用，直到20世纪50年代，人们才成功制得氮化铝陶瓷，并作为耐火材料应用于纯铁、铝以及铝合金的熔炼。要发展氮化铝陶瓷，选对方向很关键。目前氮化铝陶瓷的制备工艺日趋成熟，应用范围也在不断扩大，尤其是进入21世纪后，人们对微电子技术的重视又为氮化铝材料的发展增添了不少筹码。氮化铝可以用作高温结构件热交换器材料等。

提高氮化铝陶瓷热导率的途径：提高氮化铝粉末的纯度，理想的氮化铝粉料应含适量的氧。除氧以外，其他杂质元素如Si、Mn和Fe等，也能进入氮化铝晶格，造成缺陷，降低氮化铝的热导率。杂质进入晶格后，使晶格发生局部畸变，由此产生应力作用，引起位错、层错等缺陷，增大声子散射，故应该提高氮化铝的粉末的纯度。改进氮化铝粉末合成方法，制备出粒径在1μm以下，含氧量1%的高纯粉末，是制备高导热氮化铝陶瓷的前提。此外，对含烧结助剂的氮化铝粉末，引入适量的碳，在制备氮化铝陶瓷的烧结过程中，于致密化之前，先对氮化铝粉末表面的氧化物进行还原碳化，也能使氮化铝陶瓷的热导率提高。在现有可作为基板材料使用的陶瓷材料中，氮化硅陶瓷抗弯强度很高，耐磨性好。上海球形氮化铝销售公司

氮化铝的热导率也很高，氮化铝在整个可见光和红外频段都具有很高的光学透射率。陶瓷氮化铝粉体

热导率K在声子传热中的关系式为：K=1/3cvλ；上式c为陶瓷体本身的热容，v为声子的平均运动速度，λ为声子的平均自由程。材料本身的热容（c）接近常数，氮化铝的热容大是氮化铝的热导率高的原因之一，声子速度（v）与晶体密度和弹性力学性质有关，也可视为常数，所以，声子的传播距离（平均自由程），是影响很终宏观上氮化铝陶瓷的热导率表现的关键。所以我们通过氮化铝内部声子的热传导机理可知，要想热导率高，就要使声子的传播更远（自由程大），也即减少传播的阻力，这种阻力一般来自于声子扩散过程中的各种散射。烧结后的陶瓷内部通常会有各种晶体缺陷、杂质、气孔以及引入的第二相，这些因素的作用使声子发生散射，也就影响了很终的热导率。通过不断研究证实，在众多影响AlN陶瓷热导率因素中，AlN陶瓷的显微结构、氧杂质含量尤为突出。陶瓷氮化铝粉体

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