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氮化铝-碳复相陶瓷热导率影响(AIN-C)
发布时间:2021-03-26     作者:zl   分享到:

氮化铝-碳复相陶瓷热导率影响(AIN-C)

复合材料结果表征

  从图1图谱可知,热压烧结得到试样的主晶相均为AIN相。而由于添加剂含量较少,XRD中没有表现出来。图1a为石墨系列陶瓷的XRD典型图谱,其中包含主晶相AIN,次晶相石墨相,而图1b为无定形碳系列陶瓷的XRD典型图谱。相应两个系列的吸波曲线如图2所示,结果表明,两个试样在6 CHz处的吸收强度均为-0.8 dB左右,吸波能力相近。均达到了某军工项目的要求。从实际应用考虑,除了满足吸波性能的要求之外,在大功率微波器件条件下,良好的热导率则是实现性能稳定性和寿命的重要保证,因此,研究相应材料的热导率至关重要。

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化铝主晶相晶格存在氧缺陷对热导率产生的影响

  氧化钛是常用的介电材料之一利用它的介电损耗,本实验中在石墨-AIN陶瓷中添加氧化钛研究了氧化钛对AIN陶瓷热导率的影响规律。

  图3是以石墨碳为衰减剂的复相陶瓷AIN-C的密度及热导率随陶瓷中氧化物(TiO2)添加剂含量的变化情况。各个试样样品通过热压过程都实现了致密化烧结,但从实验结果看,在其他原料及工艺参数保持不变的前提下,当氧化物添加剂含量(TiO2)增加时,尽管致密度增加,但热导率明显下降。

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AIN介质材料主要借助晶格波或热波进行热的传递,按声子导热机制,其热导率为:

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  制备了符合某军工项目要求的微波衰减复相陶瓷AIN-C,热导率高达116 W/m·K;衰减性能达到-0.8 dB。在此基础上,系统研究了晶界相形貌、第二相大小及形貌、氧化物添加剂含量对复相陶瓷热导率的影响。研究表明,氧化钛的含量对复相陶瓷的热导率有重要影响,随着氧化钛含量的提高,陶瓷致密度明显提高,但陶瓷热导率显著下降,其对热导率的影响机制为引起晶格中氧缺陷的增加;当晶界相铝酸钯,次晶相碳微粒以包裹相形式存在晶界处时,对声子散射大而热导率较低,相反当晶界相及次晶相以孤岛状分布于三角晶界部位时,则材料具有高的热导率。

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