PDF《AlN 陶瓷的性能及应用》

1600 163 W?m?1 ?K?1 [17] DY2O3+CaF2

1650 142 W?m?1 ?K?1 [18] Y2O3

1850 231 W?m?1 ?K?1 [19] Y2O3+CaO+Li2O

1600 135 W?m?1 ?K?1 [20] 第1期《现代技术陶瓷》 Advanced Ceramics, 2016,

37 (1): 22?33 ?

25 ? 表3制备 AlN 陶瓷常用的成型工艺[21.23] Table

3 Common molding process for the preparation of AlN ceramics [21,23] Molding process Advantage Disadvantage Dry pressing Simple process;

short cycle Uneven force Static pressure molding Produce complex shape of products High cost and low efficiency Tape casting High production efficiency;

suitable for industrial production Difficult to prepare products of complex shape Powder injection molding Suitable for the production of complex shapes;

small precision parts Complex process 1.3 AlN 陶瓷的成型工艺 AlN 陶瓷的成型方法有很多, 包括干压、等静压、流延成型及粉末注射成型等.根据不同的制 备要求以及工艺流程难易程度, 需选择合适的成型方法.表3对AlN 陶瓷几种常用成型技术的优缺 点进行了简单的对比. 1.3.1 干压成型:干压成型是在粉料加入少量的结合剂进行造粒, 然后将造粒后的粉料置于钢模 中, 在压片机上加压形成一定形状的坯体.干压成型具有工艺简单、周期短、效率高等特点, 但是干 压成型制备的坯体密度不均匀, 会产生开裂、分层等现象[21] . 1.3.2 等静压成型:等静压成型是将坯料装入弹性模具, 置于高压容器内利用高压液体介质传递 压力对坯体加压[21] .等静压成型可以生产形状复杂的 AlN 陶瓷, 成型压力高, 坯体密度高且均匀. 但由于成本高、生产效率低, 等静压成型无法满足工业批量生产的要求. Watari 等[22] 以YLiO2 和CaO 为助烧剂, 采用等静压成型法制得坯体, 在1600?C 烧结

6 h, 获得 的AlN 陶瓷密度高达 3.26g/cm3 , 热导率达

170 W?m?1 ?K?1 . 1.3.3 流延成型:流延成型是将 AlN 粉料、烧结助剂、粘结剂、溶剂混合均匀制成浆料, 成型时 浆料从料斗下面流至载带上, 通过载带和刮刀的相对移动形成素坯膜[21,23] .流延法只适宜制作片状 材料, 无法实现 AlN 陶瓷复杂形状的成型. 吴音等[24] 以Dy2O3 和B2O3 为助烧剂, 采用流延成型工艺制成素坯, 并在 1650?C 下烧结

4 h 获得 AlN 基片, 其热导率高达

130 W?m?1 ?K?1 .B2O3 能以过渡液相的形式促进烧结, 而Dy2O3 在低温下具 有较好的去除 AlN 晶格氧的能力.此外, Dy2O3 与B2O3 能形成低共熔点 (1328?C), 并能溶解 AlN 表 面的 Al2O3, 从而促进烧结过程进行 1.3.4 粉末注射成型:粉末注射成型是一种新的成型工艺, 适合制作形状复杂、精度要求高的陶 瓷材料.其基本过程为:将AlN 粉体与粘接剂按一定比例混合均匀, 经过造粒后在注射成型机上成 型素坯, 再经过脱脂、烧结, 最终获得所需产品[22] . 秦明礼等[25] 在注射压力为

60 MPa ~

70 MPa、注射温度为 160?C ~ 170?C 条件下, 采用热脱脂方 式脱胶, 制得了热导率达 232.4 W?m?1 ?K?1 的AlN 陶瓷. 1.4 AlN 陶瓷的烧结技术 烧结过程是陶瓷制备的一个重要阶段, 直接影响陶瓷的显微结构如晶粒尺寸与分布、气孔率和 晶界体积分数等.因此陶瓷的烧结技术成为制备高质量陶瓷的关键技术. AlN 陶瓷常用的烧结技术有无压烧结、热压烧结、放电等离子烧结、微波烧结等.表4对AlN 陶瓷几种常用烧结技术的优缺点进行了简单的对比. ?

26 ? 丁利文 等, AlN 陶瓷的性能及应用 第37 卷表4制备 AlN 陶瓷常用烧结技术[3,26-28,35] Table