上海多孔氧化铝

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。影响氮化铝陶瓷热导率的主要因素有晶格的氧含量、致密度、显微结构、粉体纯度等。上海多孔氧化铝

氮化铝化铝陶瓷是以氮化铝（AlN）为主晶相的陶瓷，氮化铝晶体以四面体为结构单元共价键化合物，具有纤锌矿型结构，属六方晶系。化学组成Al（65.81%）、N（34.19%），比重3.261g/cm3，白色或灰白色，单晶无色透明，常压下的升华分解温度为2450°C，为一种高温耐热材料。热膨胀系数（4.0-6.0）*10-6/℃。多晶氮化铝热导率达260W/（m.k），比氧化铝高5-8倍，所以耐热冲击好，能耐2200℃的高温。此外，氮化铝具有不受铝液和其它熔融金属及砷化镓侵蚀的特性，特别是对熔融铝液具有极好的耐侵蚀性。氮化铝陶瓷有很多优良特性，但是其难加工属性限制了氮化铝陶瓷的发挥。氮化铝陶瓷用普通CNC不能很好的加工，主要是因为氮化铝陶瓷材料较硬，普通CNC不适合加工硬度过高的材料，并且机床内部的精密零件也容易受到陶瓷粉末的侵蚀，加工氮化铝陶瓷可以用鑫腾辉陶瓷CNC，刚性强，防护等级高，专门加工氮化铝陶瓷等特种陶瓷材料。上海多孔氧化铝成型工艺是陶瓷制备的关键技术，是提高产品性能和降低生产成本的重要环节之一。

氮化铝是共价键化合物，属于六方晶系，纤锌矿型的晶体结构，呈白色或灰白色。室温强度高，且强度随温度的升高下降较慢。氮化铝导热性好，热膨胀系数小，是良好的耐热冲击材料。具有优异的抗热震性。AlN的导热率是Al2O3的2～3倍，热压时强度比Al2O3还高。氮化铝对Al和其他熔融金属、砷化镓等具有良好的耐蚀性，尤其对熔融Al液具有极好的耐侵蚀性，还具有优良的电绝缘性和介电性质。但氮化铝的高温抗氧化性差，在大气中易吸潮、水解，和湿空气、水或含水液体接触产生热和氮并迅速分解。在2516℃分解，热硬度很高，即使在分解温度前也不软化变形。氮化铝和水在室温下也能缓慢地进行反应，而被水解。和干燥氧气在800℃以上进行反应。

氧杂质对热导率的影响：AIN极易发生水解和氧化，使氮化铝表面发生氧化，导致氧固溶入AIN晶格中形成铝空位缺陷，这样就会导致声子散射增加，平均自由程降低，热导率也随之降低。因此，为了提高热导率，加入合适的烧结助剂来除去晶格中的氧杂质是一种有效的办法。氮化铝陶瓷的烧结的关键控制要素：AlN是共价化合物，原子的自扩散系数小，键能强，导致很难烧结致密，其熔点高达3000℃以上，烧结温度更是高达1900℃以上，如此高的烧结温度严重制约了氮化铝在工业上的实际应用。此外，AlN表层的氧杂质是在高温下才开始向其晶格内部扩散的，因此低温烧结还有另外一个作用，即延缓烧结时表层的氧杂质向AlN晶格内部扩散，减少晶格内的氧杂质，因此制备高热导率的AlN陶瓷材料，低温烧结技术的研究势在必行。目前工业上，氮化铝陶瓷的烧结有多种方式，可以根据实际需求，采取不同的烧结方法来获得致密的陶瓷体，无论用什么烧结方式，细化氮化铝原始粉料以及添加适宜的低温烧结助剂能够有效降低氮化铝陶瓷的烧结温度。氮化铝具有不受铝液和其它熔融金属及砷化镓侵蚀的特性，特别是对熔融铝液具有极好的耐侵蚀性。

在氮化铝一系列重要的性质中，很为明显的是高的热导率。关于氮化铝的导热机理，国内外已做了大量的研究，并已形成了较为完善的理论体系。主要机理为：通过点阵或晶格振动，即借助晶格波或热波进行热的传递。量子力学的研究结果告诉我们，晶格波可以作为一种粒子——声子的运动来处理。热波同样具有波粒二象性。载热声子通过结构基元(原子、离子或分子)间进行相互制约、相互协调的振动来实现热的传递。如果晶体为具有完全理想结构的非弹性体，则热可以自由的由晶体的热端不受任何干扰和散射向冷端传递，热导率可以达到很高的数值。其热导率主要由晶体缺陷和声子自身对声子散射控制。制约氮化铝商品化的主要因素就是价格问题。上海多孔氧化铝

砷化镓表面的氮化铝涂层，能保护它在退火时免受离子的注入。上海多孔氧化铝

氮化铝因其相对优异的导热性和无毒性质而成为很常用的材料。它具有非常高的导热性和出色的电绝缘性能的非常有趣的组合。这使得氮化铝注定用于电力和微电子应用。例如，它在半导体中用作电路载体（基板）或在 LED 照明技术或大功率电子设备中用作散热器。氮化铝耐熔融铝、镓、铁、镍、钼、硅和硼。氮化铝可以金属化、电镀和钎焊。它也是一种良好的电绝缘体，如果需要，可以很容易地进行金属化。出于这个原因，该材料通常用作散热器或其他需要快速散热的应用。氮化铝可以形成大的形状，也很容易作为薄基板获得。氮化铝主要用于电子领域，特别是当散热是一项重要功能时。高导热性和出色的电绝缘性使氮化铝适用于各种极端环境，尤其适用于要求苛刻的电气应用。氮化铝的特性是高导热性、高电绝缘能力和低热膨胀。上海多孔氧化铝

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