纳米氮化铝粉末的制备、烧结及性能研究

发布时间：2022-10-20 13:40

　　氮化铝（AlN）陶瓷由于其优异的性能目前在集成电路、半导体、微波器件、红外窗口、蒸发舟皿等领域有着广泛的应用和巨大的潜力。现有的利用碳热还原法制备AlN粉末的生产工艺存在碳热还原温度高、原料混合均匀难、原料获取难、能耗高等突出问题。溶液燃烧合成（SCS）作为一种适合制备纳米粉末的有效方法,具有所合成产物活性高、成分均匀、原料易获取、能耗低等众多优势。本文将利用这种方法来制备纳米AlN粉末,研究内容主要包括以下几个方面:（1）采用溶液燃烧合成无定形A1203和C的混合前驱体,以NH3作为反应气体,成功制备出超细纳米AlN粉末。研究了燃烧气氛对合成前驱体的粒度形貌、碳含量以及比表面积的影响,对比不同气氛中燃烧合成前驱体进行碳热还原反应的差异。在Ar中燃烧合成前驱体的碳铝原子比为4.4:1,比表面积为7.4m2/g,在1000℃氮化就生成AlN相,在1300℃氮化2h实现完全氮化,获得粒径20～30nm的超细纳米AlN粉末。无助剂纳米AlN粉末常压1600℃烧结4h后致密度达到98.5%。热力学计算结果表明,无定形Al2O3在NH3中进行碳热还原反应的热力学开始温度为1068℃,无定形A12... 

【文章页数】：118 页

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致谢
摘要
Abstract
1 引言
2 文献综述
    2.1 氮化铝的性质与应用
        2.1.1 氮化铝的基本特性
        2.1.2 氮化铝的应用
    2.2 氮化铝粉末的制备
        2.2.1 铝粉直接氮化法
        2.2.2 碳热还原法
        2.2.3 自蔓延高温合成法
        2.2.4 化学气相沉积法
        2.2.5 其他方法
    2.3 氮化铝粉末的成形与烧结
        2.3.1 成形方法
        2.3.2 氮化铝坯体的烧结
    2.4 烧结的影响因素
        2.4.1 粉末粒度
        2.4.2 成形过程
        2.4.3 烧结助剂
    2.5 氮化铝导热机理及影响因素
        2.5.1 导热机理
        2.5.2 影响因素
    2.6 溶液燃烧合成
        2.6.1 溶液燃烧合成的原理
        2.6.2 溶液燃烧合成的研究进展
3 研究内容及技术路线
    3.1 研究内容
    3.2 技术路线
4 溶液燃烧合成制备超细氮化铝粉末的研究
    4.1 实验过程
    4.2 燃烧气氛对前驱体的影响
    4.3 碳热还原反应过程
    4.4 碳热还原反应的热力学机制
    4.5 烧结性能
    4.6 本章小结
5 溶液燃烧合成前驱体低温氮化的规律研究
    5.1 实验过程
    5.2 前驱体特性对碳热还原反应的影响
    5.3 前驱体中氧化铝晶型的转变规律
    5.4 氮化铝颗粒形核和结晶规律
    5.5 本章小结
6 常压烧结氮化铝粉末的研究
    6.1 实验过程
    6.2 纳米氮化铝粉末常压烧结致密化
    6.3 烧结助剂对纳米氮化铝粉末烧结的影响
    6.4 压制压力对纳米氮化铝粉末烧结的影响
    6.5 预处理对纳米氮化铝粉末烧结及性能的影响
    6.6 本章小结
7 结论
8 主要创新点
参考文献
作者简历及在学研究成果
学位论文数据集


【参考文献】：
期刊论文
[1]高导热氮化铝陶瓷的粉末注射成形技术[J]. 秦明礼,曲选辉,黄化,杜学丽.  粉末冶金材料科学与工程. 2009(05)
[2]纳米粉末烧结的研究现状与前景[J]. 孙兰,贾成厂,曹瑞军.  粉末冶金技术. 2006(02)
[3]AlN陶瓷烧结技术研究进展[J]. 李友芬,刘伟伟,张麟宁.  现代技术陶瓷. 2006(01)
[4]粉末特性对AlN陶瓷致密化的影响[J]. 秦明礼,曲选辉,何新波,段柏华.  粉末冶金技术. 2005(03)
[5]反应烧结制备AlN陶瓷的机理研究[J]. 戴英,裴新美,夏古俊,南策文.  武汉理工大学学报. 2003(08)
[6]陶瓷材料纳米烧结研究进展[J]. 雷燕,熊惟皓.  材料导报. 2003(05)
[7]低温烧结AlN陶瓷的微结构和热导率[J]. 乔梁,周和平,王少洪.  材料工程. 2003(02)
[8]注射成形AlN-Y2O3陶瓷的结构与性能[J]. 林健凉,曲选辉,王旭波,秦明礼.  硅酸盐学报. 2002(03)
[9]CaO-Y2O3添加剂对AlN陶瓷显微结构及性能的影响[J]. 黄小丽,马庆智,李发,刘慧卿.  无机材料学报. 2002(02)
[10]AlN陶瓷低温烧结中的液相迁移[J]. 乔梁,周和平,刘耀诚,汪雨荻.  材料工程. 2000(10)

硕士论文
[1]低温燃烧合成法制备ZrO2基纳米复合粉末[D]. 陈爽.湖南大学 2009
[2]低温燃烧合成超细ZrO2粉体的研究[D]. 杜丽影.华中科技大学 2007



本文编号：3694623