材料科學與技術第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、人工方法合成結構單元：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工藝：①反應燒結(固)(固)缺點：產(chǎn)物含10—20%的氣孔、力學性能較差②熱壓燒結制備高致密、高性能氮化硅陶瓷的有效方法助燒劑:

等燒結溫度:1700—1800℃,壓力:20—40MPa缺點：成本高、難于形成形狀復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℃）、高導熱率高溫原料：Si，無助燒劑原料：Si3N4;④氣氛加壓燒結（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反應燒結助燒劑:

等原料：Si3N4;燒結溫度:1700—1800℃原料（氣體）：SiH4或SiCl4，NH3氣相反應反應溫度：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：主要有熱壓燒結和常壓燒結熱壓燒結：可制備高致密陶瓷氮化鋁陶瓷燒結時的添加劑：常壓燒結、或加壓燒結可制半透明的陶瓷基片改善導熱性、耐熱性和強度熱壓熱導率

的導熱性好、強度高：

單晶理論值：應用：可作高溫構件、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與碳晶體在結構類型和結構特征上極其相似六方層狀結構（六方BN）石墨型三方層狀結構（三方BN）三方石墨層內共價鍵、層間范氏鍵立方結構（閃鋅礦）金剛石六方結構（纖鋅礦）六方金剛石層內、層間共價鍵立方共價和六方共價結構、在高溫高壓下制備六方、三方層狀結構在高溫高壓下、可轉變?yōu)槊芘诺牧交蛄⒎焦矁r結構六方層狀結構BN粉末制備：硼酸、硼酐、硼砂或鹵化硼在氮氣或氨氣中反應合成硼酸：H3BO3；硼砂：Na2B4O7·10H2O；硼（酸）酐－氧化硼：B2O3

高導熱六方共價氮化硼陶瓷制備：六方層狀結構BN粉末結合劑+2000℃熱壓熱導率:BN陶瓷的特性：熱導率高、高溫強度高、電絕緣好良好的高溫、絕緣、散熱陶瓷應用：半導體元件絕緣散熱板、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—立方金紅石結構兩種晶型：低溫型

—六方密填纖鋅礦結構制備方法：氫氧化鈹粉在1200℃煅燒、分解成氧化鈹細粉陶瓷的制作：常壓燒結或熱壓燒結燒結溫度：1800℃添加劑：促進燒結1640℃下形成三元共熔體陶瓷：陶瓷：2050—2160℃:低溫型轉變?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