文档介绍：东北大学硕士学位论文摘要
碳热还原法制备超细粉及其反应机理的研究
摘要
瓷具有极高的热导率理论热导率、和优良的综合性能,
成为电子器件理想的封装和基板材料,应用前景十分广阔。然而,粉末的主
要合成方法一碳热还原法需要很高的温度和较长的时间,使得
粉末的价格昂贵,极大地影响了陶瓷的推广和应用。,一
大量的研究表明,改进反应的起始原料,是改善碳热还原法的一个有效途径。
本文以硫酸铝、勃母石和蔗糖为起始原料,采
用碳热还原法制备粉末。在升温过程中,硫酸铝、勃母石转变成
蔗糖分解出热解碳,两者的反应活性都很高,而且接触紧密,可以加速碳热还原
反应。实验证明,以硫酸铝和蔗糖为起始原料,在℃的温度下,保温个
小时就可以合成超细粉,其粒径约为。以勃母石和蔗糖为起始原料,
在℃的温度下,保温小时就可以合成超细粉,其粒径约为。与
通常的制备方法相比,不但极大地降低了反应温度,缩短了反应时间,而且制备
出了纳米粉。
〔本文还对碳热还原合成“的反应过程进行了研究。实验中发现
相是碳热还原一氮化过程中的中间相。相在℃左右开始出现,
随着温度的提高,的含量呈现先增大后减小的趋势。相的生成是一个
气相反应,受到流量的影响。
在此基础上,本文认为碳热还原合成的反应机理是被
碳还原成铝蒸汽及铝的低价气态氧化物。铝蒸汽和铝的低价气态氧化物与氮
气反应,生成或被或还原成的生长方式
为气相生长,其颗粒大小与起始原料颗粒大小无关。
因此,改善铝源和碳源,采用颗粒细小、反应活性高的原料改进混合方式,
增加铝碳颗粒之间的接触增加流量,提高压力是降低碳热还原法制备
的反应温度,缩短反应时间的有效方法。一
关键词超细粉碳热还原法中间相,反应机理
东北大学硕士学位论文

七

一

水

,

·
东北大学硕士学位论文

·
东北大学硕士学位论文第一章绪论
第一章绪论
引言
随着现代电子技术的飞速发展,电子器件愈来愈复杂,其功率和发热量不断
增加。如果这些热量不通过基板迅速散发出去,电子元件将难以正常工作,情况
严重时,甚至可以导致电子元件被烧毁。统计性分析表明,电子产品失效原因,
是热是振动是湿度是尘埃。对于散热问题,虽然可以通过优化
设计使热分布尽量合理,但这仅仅是在特定的元件和材料的情况下改善散热的辅
助手段,而从根本上解决此问题是采用新的封装和基板材料。
长期以来,大多数电子器件的陶瓷封装和基板材料一直沿用陶瓷
陶瓷虽然具有不少优点,但它的最高热导率只有,已越来越不能满
足导热性这一关键性能指标的要求。至今人们已经发现多种可以取代陶瓷
的基板材料,其中以陶瓷和陶瓷最具代表性。
陶瓷是最具有代表性的高热导率陶瓷,其理论热导率达·
是的倍以上。但是具有剧毒,而且价格十分昂贵,这使它的生产
和应用受到了极大的影响。在这种情况下,综合性能优越的新型电子陶瓷
陶瓷,日益受到研究者们的重视,被认为是当今最理想的基板和封装材料。
早在年,美国电子陶瓷委员会就成立了一个名为“工作部”的专门
机构,致力于促进陶瓷在美国的产业化进程,该部还撰写了题名为《半
导体元件基板一美国领先的关键》的白皮书。自从世纪年代后期就已有部
分商品投入市场,目前的世界电子元件基板市场一直被美、日等远远落后。因此,为了促进我国电子工业的迅速发
展,应大力加强对陶瓷的研究工作。
陶瓷的性能及应用前景
晶体是以四面体为结构单位,具有六方纤锌矿结构的共价键化合物,
其晶格常数为的理论热导率为,理论
密度为,在常压下分解温度是。纯净的为无色透明晶体,通
·
东北大学硕士学位论文第一章绪论
常粉末呈白色或灰白色。
与陶瓷相比陶瓷具有优良的综合性能
的热性能
由表可知,具有优良的热性能。其热导率一般是氧化铝陶瓷的
倍以上。而且,由表可知的热膨胀系数与相近。故此材料非常适合作
电子器件的封装和基板材料。
表和的热、电性能

性能
热导率·
热膨胀系数今℃
电阻率。

击穿强度

介电常数

介质损耗了
的电性能
是一种典型的绝缘材料,其体电阻率大于,击穿强度约为
,介电常数为,介质损耗为
的机械性能
的机械性能如表所示,硬度适中,抗折强度超过和
由于高热导率和低的热膨胀系数,其抗热冲击