AlN和AlN/C复合材料的凝胶注模成型及其组织与性能研究

发布时间：2022-08-09 10:36

　　AlN陶瓷材料主要应用于微电子工业中的基片及电子器件，其热导率高、绝缘性能好、介电常数低，具有广泛的应用前景，由于烧结温度高，很难制备复杂形状产品，难以实现工业化生产。AlN/C复合材料耐腐蚀性能强、重量轻、导热性能好，主要应用于微电子散热领域，受到研究者的广泛关注。本文以AlN粉末和AlN及C粉为主要原料，壳聚糖为有机单体，醋酸为分散剂，戊二醛作引发剂，采用凝胶注模成型技术制备AlN陶瓷和AlN/C复合材料。通过傅立叶红外光谱测定凝胶化体系的反应机制，采用数字式粘度计等研究浆料流变性，利用万能力学试验机测试坯体的抗弯强度，采用扫描电镜（SEM）观察陶瓷坯体的显微组织结构。研究了温度、pH值、壳聚糖含量、原料比例、醋酸含量和固相含量等对AlN陶瓷及AlN/C复合材料的浆料流变性、凝胶化时间、生坯的力学性能与显微组织结构的影响规律。结果表明，用醋酸作分散剂，当pH=3时，AlN陶瓷浆料分散效果较好。随着固相含量增加、醋酸含量降低，浆料粘度上升。温度、pH值、戊二醛含量、固相含量等对凝胶化时间影响显著。在pH=3、固相含量达到52vol.%的条件下，凝胶注模成型的AlN陶瓷坯体的抗弯强度可... 

【文章页数】：63 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究目的和意义
    1.2 AlN 的性能特点及研究现状
    1.3 AlN/C 复合材料研究现状
    1.4 凝胶注模成型工艺
    1.5 凝胶注模研究现状
    1.6 本文的主要研究内容
第2章 材料制备及研究方法
    2.1 实验原料以及仪器设备
    2.2 材料制备方法
        2.2.1 预混液制备
        2.2.2 浆料制备
        2.2.3 真空除泡
        2.2.4 凝胶注模成型
    2.3 显微组织表征
        2.3.1 XRD 分析
        2.3.2 SEM 分析
        2.3.3 红外光谱（FT-TR)分析
    2.4 性能测试
        2.4.1 浆料粘度
        2.4.2 沉降高度
        2.4.3 凝胶化时间
        2.4.4 致密度
        2.4.5 抗弯强度
第3章 凝胶注模成型 AlN 陶瓷的研究
    3.1 浆料流变性的研究
        3.1.1 固相含量对浆料粘度的影响
        3.1.2 醋酸含量对浆料粘度的影响
    3.2 浆料沉降高度
    3.3 凝胶化时间的研究
        3.3.1 温度对凝胶化时间的影响
        3.3.2 pH 值对凝胶化时间的影响
        3.3.3 戊二醛含量对凝胶化时间的影响
        3.3.4 壳聚糖含量对凝胶化时间的影响
        3.3.5 AlN 固相含量对凝胶化时间的影响
    3.4 凝胶注模成型 AlN 陶瓷生坯的力学性能
        3.4.1 pH 值对抗弯强度的影响
        3.4.2 固相含量对抗弯强度的影响
        3.4.3 醋酸含量对致密度的影响
    3.5 凝胶注模成型生坯及 AlN 陶瓷显微组织结构
        3.5.1 AlN 陶瓷生坯显微组织结构
        3.5.2 AlN 陶瓷 XRD 物相分析
        3.5.3 AlN 陶瓷 SEM 形貌分析
    3.6 本章小结
第4章 凝胶注模成型 AlN/C 复合材料浆料性能研究
    4.1 壳聚糖对浆料性能的影响
        4.1.1 浆料流变性研究
        4.1.2 凝胶化时间的研究
    4.2 醋酸对浆料性能的影响
        4.2.1 浆料流变性研究
        4.2.2 凝胶化时间的研究
    4.3 壳聚糖体系反应机制
    4.4 本章小结
第5章 凝胶注模成型 AlN/C 复合材料生坯显微组织与性能研究
    5.1 AlN/C 陶瓷生坯的显微组织结构
        5.1.1 不同醋酸含量的生坯显微组织结构
        5.1.2 不同壳聚糖含量的生坯显微组织结构
    5.2 AlN/C 陶瓷生坯的性能研究
        5.2.1 致密度
        5.2.2 抗弯强度
    5.3 本章小结
结论
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文
致谢



本文编号：3672403