AlN陶瓷

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磁流体发电机
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4 、由于抗热性能好，氧化铝陶瓷可用于制造性能优越的加热器。
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5、氮化铝耐热、耐熔融金属的侵蚀，对酸稳 定，但在碱性溶液中易被侵蚀。AIN新生表面 暴露在湿空气中会反应生成极薄的氧化膜。 利用此特性，可用作铝、铜、银、铅等金属熔 炼的坩埚和烧铸模具材料。AIN陶瓷的金属化 性能较好，可替代有毒性的氧化敏瓷在电子工 业中广泛应用
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氮化铝陶瓷的性质与用途
1、氮化铝粉末纯度高，粒径小，活性大，是制造高导热氮化铝陶瓷基片
的主要原料。
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2、氮化铝陶瓷基片，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。
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3、利用AIN陶瓷耐热耐熔体侵蚀和热震性，可制作GaAs晶体坩埚、 Al蒸发皿、磁流体发电装置及高温透平机耐蚀部件，利用其光学性能 可作红外线窗口。氮化铝薄膜可制成高频压电元件、超大规模集成电 路基片等。
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氮化铝粉体的制备
（1）铝粉直接氮化法
在高温氮气氛围中，铝粉直接与氮气化合生成氮化铝粉末，反应温度： 800~1200℃

优点：原料丰富，工艺简单，适宜大规模生产； 缺点：强放热反应，速度很快，大的熔融“铝珠”，造成产物高温下 易凝结成块；铝粉表面上逐渐生成的氮化物膜，使氮气难以进一步渗 透，氮化速度减慢
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（3）溶剂热合成法 该方法是在密闭的体系中，以有机溶剂为介质，加热至一定的温度，在 溶剂自身产生的压强下，体系中的物质进行化学反应，产生新的物相或 新的物质。

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200 ℃条件，二甲苯为溶剂，在不锈钢反应釜中合成，经 700 ℃退火处 理，得到氮化铝纳米晶。粒度分布较窄且纯度较高 氮化铝纯度随着反应温度升高而增加，同时添加一定的表面活性剂可以 提高氮化铝的结晶度
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（2）碳热还原法 将超细氧化铝粉和碳粉混合，在流动的氮气气氛中，利用碳还原 Al2O3，被还原出的 Al 与氮气在流动状态下反应生成 AlN
加入适当过量的碳，既能加快反应速率又能提高铝粉的转化率，还有 助于获得粒度均匀、粒径分布适宜的 AlN 粉


优点：是合成粉末纯度高，性能稳定，粉末粒度细小均匀具有良好的 成形烧结性能 缺点：反应温度高，合成时间长，需要二次除碳，工艺复杂，成本高
工程陶瓷材料氮化铝
有关合成氮化铝的报道最早出 现于1862年。当时，氮化铝曾 作为一种固氮剂用做化肥。氮 化铝可通过氧化铝和碳的还原 作用或直接氮化金属铝及自蔓 延高温合成法来制备 。
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由氮和铝两元素人工合成，白色或灰白色； 密度：3.235g/cm3； AlN是原子晶体，属类金刚石氮化物，最高可稳定到 2200℃ 。
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氮化铝陶瓷的烧结方法
AlN为共价化合物，通常的烧结温度下很难烧结致密，而致密度不高的材料又 很难具有较高的热导率 AlN对氧有强烈的亲合力，部分氧会固溶入AlN的点阵中，形成铝空位，降低 其热导率。

两个问题： 第一是降低烧结温度； 第二是在高温烧结时，要尽量避免氧原子溶入氮化铝的晶格中。
六方纤锌矿结构 晶格参数：a =3.114，c =4.986
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氮化铝陶瓷是以氮化铝(AIN)为主 晶相的陶瓷。AIN晶体以〔AIN4〕 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。
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(1)热导率高(约320W/m· K)，接近BeO和SiC，是 Al2O3的5倍以上； (2)热膨胀系数(4.5×10-6℃)与Si(3.5~4×10-6℃)和 GaAs(6×10-6℃)匹配； (3)各种电性能(介电常数、介质损耗、体电阻率、介 电强度)优良； (4)机械性能好，抗折强度高于Al2O3和BeO陶瓷，可 以常压烧结； (5)纯度高；光传输特性好； (6)无毒； (7)可采用流延工艺制作。是一种很有前途的高功率集 成电路基片和包装材料。

解决方法： 添加烧结助剂。烧结助剂为某些稀土金属、碱土金属和碱金属等的化 合物，如Y2O3、CaO、CaF2、Li2O等。
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烧结方法： 反应烧结法 常压烧结法 热压烧结法 等离子体活化烧结法（促进AlN烧结致密化和 降低制备成本方面具有很大的发展潜力） 微波烧结（新型、高效）
6 、作为耐火材料，它具有耐高温腐蚀的性能
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