氮化鋁-碳復相陶瓷熱導率影響（AIN-C）

復合材料結果表征

  從圖1圖譜可知,熱壓燒結得到試樣的主晶相均為AIN相。而由于添加劑含量較少,在XRD中沒有表現出來。圖1a為石墨系列陶瓷的XRD**圖譜,其中包含主晶相AIN,次晶相石墨相,而圖1b為無定形碳系列陶瓷的XRD**圖譜。相應兩個系列的吸波曲線如圖2所示,結果表明,兩個試樣在6 CHz處的吸收強度均為-0.8 dB左右,吸波能力相近。均達到了某軍工項目的要求。從實際應用考慮,除了滿足吸波性能的要求之外,在大功率微波器件條件下,良好的熱導率則是實現性能穩定性和壽命的重要保證,因此,研究相應材料的熱導率至關重要。

氮化鋁主晶相晶格存在氧缺陷對熱導率產生的影響

  氧化鈦是常用的介電材料之一，利用它的介電損耗,本實驗中在石墨-AIN陶瓷中添加氧化鈦，研究了氧化鈦對AIN陶瓷熱導率的影響規律。

  圖3是以石墨碳為衰減劑的復相陶瓷AIN-C的密度及熱導率隨陶瓷中氧化物(TiO2)添加劑含量的變化情況。各個試樣樣品通過熱壓過程都實現了致密化燒結,但從實驗結果看,在其他原料及工藝參數保持不變的前提下,當氧化物添加劑含量(TiO2)增加時,盡管致密度增加,但熱導率明顯下降。

AIN介質材料主要借助晶格波或熱波進行熱的傳遞，按聲子導熱機制,其熱導率為:

  制備了符合某軍工項目要求的微波衰減復相陶瓷AIN-C,熱導率高達116 W/m·K;衰減性能達到-0.8 dB。在此基礎上,系統研究了晶界相形貌、**相大小及形貌、氧化物添加劑含量對復相陶瓷熱導率的影響。研究表明,氧化鈦的含量對復相陶瓷的熱導率有重要影響,隨著氧化鈦含量的提高,陶瓷致密度明顯提高,但陶瓷熱導率**下降,其對熱導率的影響機制為引起晶格中氧缺陷的增加;當晶界相鋁酸鈀,次晶相碳微粒以包裹相形式存在晶界處時,對聲子散射大而熱導率較低,相反當晶界相及次晶相以孤島狀分布于三角晶界部位時,則材料具有高的熱導率。

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