片状氧化铝

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。氮化铝粉体的制备工艺：高温自蔓延合成法：高温自蔓延合成法是直接氮化法的衍生方法。片状氧化铝

氮化铝粉体制备技术发展趋势：AlN粉体作为一种性能优异的粉体原料，国内外研究者通过不断的科技创新来解决现有工艺存在的技术问题，同时也在不断探索新的、更高效的制备技术。在微米级AlN粉体合成方面，目前很主要的工艺仍是碳热还原法和直接氮化法，这两种工艺具有技术成熟、设备简单、得到产品质量好等特点，已在工业中得到大规模应用。获得更高纯度、粒度可控、形貌均匀分散的高性能粉体是AlN制备技术的发展方向，针对不同应用领域应开发多种规格的粉体，以满足导热陶瓷基板、AlN单晶半导体、高纯靶材、导热填料等领域对AlN粉体原料的要求。同时，在生产中也需要对现有技术及装备进行不断优化，进一步提高产品的批次稳定性，增加产出效率，降低生产成本。片状氧化铝随着近年来全球范围内电子陶瓷产业化规模的不断扩大，CIM 技术诱人的应用前景更值得期待。

氮化铝陶瓷是一种综合性能优良的新型陶瓷材料，具有优良的热传导性，可靠的电绝缘性，低的介电常数和介电损耗，无毒以及与硅相匹配的热膨胀系数等一系列优良特性，被认为是新一代高集成度半导体基片和电子器件的理想封装材料。另外，氮化铝陶瓷可用作熔炼有色金属和半导体材料砷化镓的坩埚、蒸发舟、热电偶的保护管、高温绝缘件，同时可作为耐高温耐腐蚀结构陶瓷、透明氮化铝陶瓷制品，因而成为一种具有较广应用前景的无机材料。陶瓷的透明度，一般指能让一定的电磁频率范围内的电磁波通过，如红外频谱区域中的电磁波若能穿透陶瓷片，则该陶瓷片为红外透明陶瓷。纯净的AlN陶瓷为无色透明晶体，具有优异的光学性能，可以用作制造电子光学器件装备的高温红外窗口和整流罩的耐热涂层。因此，氮化铝陶瓷在方面具有很好的应用。

提高氮化铝陶瓷热导率的途径：选择合适的烧结工艺，致密度对氮化铝陶瓷的热导率有重要影响，致密度较低的氮化铝陶瓷很难有较高的热导率，因此必须选择合适的烧结工艺实现氮化铝陶瓷的致密化。常压烧结：常压烧结的烧结温度通常为1600℃至2000℃，当添加了Y2O3烧结助剂后，氮化铝粉会产生液相烧结，烧结温度一般在1700℃至1900℃，特别是1800℃很常用，保温时间为2h。烧结温度还要受到氮化铝粉粒度、添加剂含量及种类等的影响。热压温度相对能低一些，一般是在1500℃至1700℃，保温时间为0.5h，施加的压力为20MPa左右。在1500℃至1800℃范围内，提高氮化铝烧结温度通常会明显提高氮化铝烧结体的导热率和致密度，特别是在常压烧结时，这种影响更为明显。环氧树脂作为一种有着很好的化学性能和力学稳定性的高分子材料，它固化方便，收缩率低。

氮化铝粉体的合成方法：自蔓延高温合成法：该方法为铝粉的直接氮化，充分利用了铝粉直接氮化为强放热反应的特点，将铝粉于氮气中点然后，利用铝和氮气之间的高化学反应热使反应自行维持下去，合成AlN。其反应式与Al粉直接氮化法相同，即为2Al＋Ｎ2→2AlN。化学气相沉积法：利用铝的挥发性化合物与氮气或氨气反应，从气相中沉淀析出氮化铝粉末；根据选择铝源的不同，分为无机物（卤化铝）和有机物（烷基铝）化学气相沉积法。该工艺存在对设备要求较高，生产效率低，采用烷基铝为原料会导致成本较高，而采用无机铝为原料则会生成腐蚀性气体，所以目前还难以进行大规模工业化生产。氮化铝具有高绝缘耐压、热膨胀系数、与硅匹配好等特性，不但用作结构陶瓷的烧结助剂或增强相。片状氧化铝

在实际产品中，氮化铝的晶体结构不能完全均均匀分布，并且存在许多杂质和缺陷。片状氧化铝

氮化铝陶瓷的运用：氮化铝陶瓷基板：氮化铝陶瓷基板热导率高，膨胀系数低，强度高，耐高温，耐化学腐蚀，电阻率高，介电损耗小，是理想的大规模集成电路散热基板和封装材料。氮化铝陶瓷零件：氮化铝 (AlN) 具有高导热性、高耐磨性和耐腐蚀性，是半导体和医疗行业很理想的材料。典型应用包括：加热器、静电卡盘、基座、夹环、盖板和 MRI 设备。氮化铝陶瓷使用须知：氮化铝陶瓷在700°C的空气中会发生表面氧化，即使在室温下，也检测到5-10nm的表面氧化层。这将有助于保护材料本体，但它也将降低材料表面的导热率。在惰性气氛中，该氧化层可在高达1350°C 的温度下保护材料本体，当在高于此温度时本体将会发生大量氧化。氮化铝陶瓷在高达 980°C 的氢气和二氧化碳气氛中是稳定的。氮化铝陶瓷会与无机酸和强碱、水等液体发生化学反应并缓慢溶解，所有它不能直接浸泡在这类物质中使用。但氮化铝可以抵抗大多数熔盐的侵蚀，包括氯化物和冰晶石。片状氧化铝

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