材料科學與技術(shù)第17課

四、另外幾種重要的化合物絕緣陶瓷材料第一節(jié)絕緣陶瓷一、概述二、絕緣陶瓷的絕緣性三、常用的絕緣陶瓷材料1、氮化硅自然界中不存在、人工方法合成結(jié)構(gòu)單元：Si—N四面體，Si

原子位于中心、N原子位于四個頂點

型（低溫相）和型（高溫相）、均屬六方晶系強共價鍵化合物、兩種晶型：氮化硅陶瓷的五種燒結(jié)工藝：①反應(yīng)燒結(jié)(固)(固)缺點：產(chǎn)物含10—20%的氣孔、力學性能較差②熱壓燒結(jié)制備高致密、高性能氮化硅陶瓷的有效方法助燒劑:

等燒結(jié)溫度:1700—1800℃,壓力:20—40MPa缺點：成本高、難于形成形狀復(fù)雜制品氮化硅陶瓷的性能：優(yōu)異的力學性能和電性能、耐高溫（強度可保持到400℃）、高導(dǎo)熱率高溫原料：Si，無助燒劑原料：Si3N4;④氣氛加壓燒結(jié)（GPS）優(yōu)點：可獲得致密、韌性、高強度的高純度的陶瓷(液)(固)(加壓氣)⑤CVD法－化學氣相沉積③常壓燒結(jié)含助燒劑的氮化硅粒末壓塊、在氮氣氛的粉末床中高溫燒結(jié)反應(yīng)燒結(jié)助燒劑:

等原料：Si3N4;燒結(jié)溫度:1700—1800℃原料（氣體）：SiH4或SiCl4，NH3氣相反應(yīng)反應(yīng)溫度：800－1400℃，無助燒劑生成高純度的氮化硅膜Si：熔點為1400℃2、氮化鋁氮化鋁粉末的合成方法：①鋁粉與氮反應(yīng)②Al2O3粉在碳存在下還原氮化③電弧等離子體法制備

納米顆粒的方法之一、可制成粒度50nm的納米顆粒鋁粉在氮的電弧等離子體中蒸發(fā)、與氮反應(yīng)生成④鋁的鹵氮化合物熱分解等Al：熔點為660℃熔點為2200℃氮化鋁陶瓷的制備工藝：主要有熱壓燒結(jié)和常壓燒結(jié)熱壓燒結(jié)：可制備高致密陶瓷氮化鋁陶瓷燒結(jié)時的添加劑：常壓燒結(jié)、或加壓燒結(jié)可制半透明的陶瓷基片改善導(dǎo)熱性、耐熱性和強度熱壓熱導(dǎo)率

的導(dǎo)熱性好、強度高：

單晶理論值：應(yīng)用：可作高溫構(gòu)件、集成電路基片、熱交換器、單晶實測值：陶瓷（多晶）最高值：坩堝材料、高頻壓電元件等3、氮化硼B(yǎng)N與碳晶體在結(jié)構(gòu)類型和結(jié)構(gòu)特征上極其相似六方層狀結(jié)構(gòu)（六方BN）石墨型三方層狀結(jié)構(gòu)（三方BN）三方石墨層內(nèi)共價鍵、層間范氏鍵立方結(jié)構(gòu)（閃鋅礦）金剛石六方結(jié)構(gòu)（纖鋅礦）六方金剛石層內(nèi)、層間共價鍵立方共價和六方共價結(jié)構(gòu)、在高溫高壓下制備六方、三方層狀結(jié)構(gòu)在高溫高壓下、可轉(zhuǎn)變?yōu)槊芘诺牧交蛄⒎焦矁r結(jié)構(gòu)六方層狀結(jié)構(gòu)BN粉末制備：硼酸、硼酐、硼砂或鹵化硼在氮氣或氨氣中反應(yīng)合成硼酸：H3BO3；硼砂：Na2B4O7·10H2O；硼（酸）酐－氧化硼：B2O3

高導(dǎo)熱六方共價氮化硼陶瓷制備：六方層狀結(jié)構(gòu)BN粉末結(jié)合劑+2000℃熱壓熱導(dǎo)率:BN陶瓷的特性：熱導(dǎo)率高、高溫強度高、電絕緣好良好的高溫、絕緣、散熱陶瓷應(yīng)用：半導(dǎo)體元件絕緣散熱板、焊接工具的高溫絕緣部件、熱電偶保護管、坩堝等4、氧化鈹（BeO）高溫型—立方金紅石結(jié)構(gòu)兩種晶型：低溫型

—六方密填纖鋅礦結(jié)構(gòu)制備方法：氫氧化鈹粉在1200℃煅燒、分解成氧化鈹細粉陶瓷的制作：常壓燒結(jié)或熱壓燒結(jié)燒結(jié)溫度：1800℃添加劑：促進燒結(jié)1640℃下形成三元共熔體陶瓷：陶瓷：2050—2160℃:低溫型轉(zhuǎn)變?yōu)楦邷匦腿埸c一般高達2450攝氏度缺點：有毒、成本高、在含水氣體