大连纳米氮化铝粉体

高性能氮化铝陶瓷取决于氮化铝粉体的质量，到目前为止，制备氮化铝粉体有氧化铝粉碳热还原法、铝粉直接氮化法、化学气相沉积法、自蔓延高温合成法等多种方法，各种方法都有其自身的优缺点。综合来看，氧化铝粉碳热还原法和铝粉直接氮化法比较成熟，是目前制备高性能氮化铝粉的主流技术，已经用于工业化大规模生产。氮化铝粉体制备的技术发展趋势主要表现在两个方面：一是进一步提升氮化铝粉体的性能，使之能够制造出更高热导率的氮化铝陶瓷产品；二是进一步提升氮化铝粉体批次生产稳定性，增大批生产量，降低生产成本。我国目前的高性能氮化铝粉基本依赖进口，不但价格高昂，而且随时存在原材料断供的风险。因此，实现高性能氮化铝粉制造技术的国产化，已成为当务之急。利用AlN陶瓷耐热耐侵蚀性，可用于制作坩埚、Al蒸发皿等高温耐蚀部件。大连纳米氮化铝粉体

AlN自扩散系数小难以烧结，一般采用添加碱土金属化合物及稀土镧系化合物，通过液相烧结实现烧结致密化。烧结助剂能在烧结初期和中期明显促进AlN陶瓷烧结，并且在烧结的后期从陶瓷材料中部分挥发，从而制备纯度及致密化程度都较高的AlN陶瓷材料及制品。在此过程中，助烧剂的种类、添加方式、添加量等均会对AlN陶瓷材料及制品的结构与性能产生明显程度的影响。选择AlN陶瓷烧结助剂应遵循以下原则：能在较低的温度下与AlN颗粒表面的氧化铝发生共熔，产生液相，这样才能降低烧结温度；产生的液相对AlN颗粒有良好的浸润性，才能有效起到烧结助剂作用；烧结助剂与氧化铝有较强的结合能力，以除去杂质氧，净化AlN晶界；液相的流动性好，在烧结后期AlN晶粒生长过程中向三角晶界流动，而不至于形成AlN晶粒间的热阻层；烧结助剂很好不与AlN发生反应，否则既容易产生晶格缺陷，又难于形成多面体形态的AlN完整晶形。大连纳米氮化铝粉体由于氮化铝的声表面波速度高，具有压电性，可用作声表面波器件。

由于具有优良的热、电、力学性能。氮化铝陶瓷引起了国内外研究者的较广关注，随着现代科学技术的飞速发展，对所用材料的性能提出了更高的要求。氮化铝陶瓷也必将在许多领域得到更为较广的应用！虽然多年来通过许多研究者的不懈努力，在粉末的制备、成形、烧结等方面的研究均取得了长足进展。但就截止2013年4月而言，氮化铝的商品化程度并不高，这也是影响氮化铝陶瓷进一步发展的关键因素。为了促进氮化铝研究和应用的进一步发展，必须做好下面两个研究工作。研究低成本的粉末制备工艺和方法！制约氮化铝商品化的主要因素就是价格问题。若能以较低的成本制备出氮化铝粉末，将会提高其商品化程度！高温自蔓延法和低温碳热还原合成工艺是很有发展前景的粉末合成方法。二者具有低成本和适合大规模生产的特点!研究复杂形状的氮化铝陶瓷零部件的净近成形技术如注射成形技术等。它对充分发挥氮化铝的性能优势.拓宽它的应用范围具有重要意义！

提高氮化铝陶瓷热导率的途径：提高氮化铝粉末的纯度，理想的氮化铝粉料应含适量的氧。除氧以外，其他杂质元素如Si、Mn和Fe等，也能进入氮化铝晶格，造成缺陷，降低氮化铝的热导率。杂质进入晶格后，使晶格发生局部畸变，由此产生应力作用，引起位错、层错等缺陷，增大声子散射，故应该提高氮化铝的粉末的纯度。改进氮化铝粉末合成方法，制备出粒径在1μm以下，含氧量1%的高纯粉末，是制备高导热氮化铝陶瓷的前提。此外，对含烧结助剂的氮化铝粉末，引入适量的碳，在制备氮化铝陶瓷的烧结过程中，于致密化之前，先对氮化铝粉末表面的氧化物进行还原碳化，也能使氮化铝陶瓷的热导率提高。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。

氮化铝陶瓷的运用：氮化铝陶瓷基板：氮化铝陶瓷基板热导率高，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。氮化铝陶瓷零件：氮化铝 (AlN) 具有高导热性、高耐磨性和耐腐蚀性，是半导体和医疗行业很理想的材料。典型应用包括：加热器、静电卡盘、基座、夹环、盖板和 MRI 设备。氮化铝陶瓷使用须知：氮化铝陶瓷在700°C的空气中会发生表面氧化，即使在室温下，也检测到5-10nm的表面氧化层。这将有助于保护材料本体，但它也将降低材料表面的导热率。在惰性气氛中，该氧化层可在高达1350°C 的温度下保护材料本体，当在高于此温度时本体将会发生大量氧化。氮化铝陶瓷在高达 980°C 的氢气和二氧化碳气氛中是稳定的。氮化铝陶瓷会与无机酸和强碱、水等液体发生化学反应并缓慢溶解，所有它不能直接浸泡在这类物质中使用。但氮化铝可以抵抗大多数熔盐的侵蚀，包括氯化物和冰晶石。氮化铝可以抵抗大部分融解的盐的侵袭，包括氯化物及冰晶石〔即六氟铝酸钠〕。大连纳米氮化铝粉体

直接氮化法的优点是工艺简单，成本较低，适合工业大规模生产。大连纳米氮化铝粉体

致密度不高的材料热导率也不会高。为了获得高致密度的氮化铝陶瓷，一般采取的方法有：使用超细粉、改善烧结方式、引入烧结助剂等方法。因此，氮化铝粉体粒径的大小会直接影响到氮化铝陶瓷烧结的致密度。超细氮化铝粉体由于其高的比表面积，会在烧结的过程中增加烧结的推动力，加速烧结的过程。此外，粉体的尺寸变小也就意味着物质的扩散距离变短，高温下有利于液相物质的生成，极大地加强了流动传质作用。由于氮化铝自扩散系数小，烧结非常困难。只有使用纯度高的超细粉，才可以在烧结的过程中尽可能地减少气孔的出现，保持高致密度。因此，据中国粉体网编辑的了解，工业上一般要求超细氮化铝粉体的D50（即颗粒累积分布为50%的粒径）尺寸尽可能地保持在1~1.5μm左右且粒度均匀。大连纳米氮化铝粉体

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