文档介绍：四、另外几种重要的化合物绝缘陶瓷材料
第一节绝缘陶瓷
一、概述
二、绝缘陶瓷的绝缘性
三、常用的绝缘陶瓷材料
1、氮化硅
自然界中不存在、人工方法合成
结构单元:
Si — N四面体,Si 原子位于中心、N原子位于四个顶点
型(低温相)和型(高温相)、均属六方晶系
强共价键化合物、两种晶型:
氮化硅陶瓷的五种烧结工艺:
①反应烧结
(固)
(固)
缺点:产物含10 — 20%的气孔、力学性能较差
②热压烧结
制备高致密、高性能氮化硅陶瓷的有效方法
助烧剂: 等
烧结温度: 1700 —1800℃, 压力: 20 — 40 MPa
缺点:成本高、难于形成形状复杂制品
氮化硅陶瓷的性能:
优异的力学性能和电性能、耐高温(强度可保持到400℃)、高导热率
高温
原料:Si, 无助烧剂
原料:Si3N4;
④气氛加压烧结(GPS)
优点:可获得致密、韧性、高强度的高纯度的陶瓷
(液)
(固)
(加压气)
⑤ CVD法-化学气相沉积
③常压烧结
含助烧剂的氮化硅粒末压块、在氮气氛的粉末床中高温烧结
反应烧结
助烧剂: 等
原料:Si3N4;
烧结温度: 1700 —1800℃
原料(气体):SiH4或SiCl4,NH3
气相反应
反应温度:800-1400 ℃,无助烧剂
生成高纯度的氮化硅膜
Si:熔点为1400℃
2、氮化铝
氮化铝粉末的合成方法:
①铝粉与氮反应
② Al2O3 粉在碳存在下还原氮化
③电弧等离子体法
制备纳米颗粒的方法之一、可制成粒度 50nm 的纳米颗粒
铝粉在氮的电弧等离子体中蒸发、与氮反应生成
④铝的卤氮化合物热分解等
Al:熔点为660℃
熔点为2200℃
氮化铝陶瓷的制备工艺: 主要有热压烧结和常压烧结
热压烧结:可制备高致密陶瓷
氮化铝陶瓷烧结时的添加剂:
常压烧结、或加压烧结可制半透明的陶瓷基片
改善导热性、耐热性和强度
热压
热导率
的导热性好、强度高: 单晶理论值:
应用:可作高温构件、集成电路基片、热交换器、
单晶实测值:
陶瓷(多晶)最高值:
坩埚材料、高频压电元件等
3、氮化硼
BN 与碳晶体在结构类型和结构特征上极其相似
六方层状结构(六方BN)
石墨型
三方层状结构(三方BN)
三方石墨
层内共价键、层间范氏键
立方结构(闪锌矿)
金刚石
六方结构(纤锌矿)
六方金刚石
层内、层间共价键
立方共价和六方共价结构、在高温高压下制备
六方、三方层状结构在高温高压下、可转变为密排的六方或立方共价结构
六方层状结构 BN 粉末制备:
硼酸、硼酐、硼砂或