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空心阴极等离子烧结氮化铝陶瓷

作　者: 段成军
导　师: 王群
学　校: 北京工业大学
专　业: 材料学
关键词: AlN陶瓷空心阴极等离子烧结助剂
分类号: TQ174
类　型: 硕士论文
年　份: 2003年
下　载: 88次
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内容摘要

本论文选用自蔓延高温合成的AlN粉体为原料，利用空心阴极等离子技术，用Y₂O₃-CaO-Li₂O这一三元系统作为烧结助剂，制备出了致密度高，导热性能好的AlN陶瓷。通过对圆筒形空心阴极放电特性的研究，确定把空心阴极作为本课题A1N陶瓷的烧结方法，指出了空心阴极运用于陶瓷烧结的可行性和技术优势。通过热力学分析和空心阴极的烧结试验，确定了合适的烧结助剂，指出了烧结助剂的促烧机理，探索了不同烧结工艺参数对制备高性能AlN陶瓷的影响。通过对烧结体微观结构的观察，指出了微观结构对A1N陶瓷热导率的影响。 AlN陶瓷的空心阴极的烧结试验研究结果表明：空心阴极是烧结AlN陶瓷的有效烧结方法，Y₂O₃-CaO-Li₂O是AlN陶瓷空心阴极效应烧结致密化的有效烧结助剂。本文对Y2O3-CaO-Li2O这一助剂，在烧结助剂数量、烧结温度、保温时间和其致密度的关系进行了系统的研究，得到了最佳的工艺参数。实验表明：在1700℃，保温3小时的烧结条件下，添加5.5wt％Y2O3-CaO-Li2O（wtY203：wtLi20：wtcao=44：6：5）烧结体具有最高98．88％的相对密度，热导率为93．8 w／（m．K）。SEM表明：晶粒生长完善，大部分显多边形形状，晶界相和气孔少，AlN相是连续的且紧密接触，断裂形式为穿晶断裂。TEM表面：晶界相少，且基本上都存在于三角晶界。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-7
第1章绪论  7-16
  1．1 前言  7-9
  1．2 AIN陶瓷的基本结构与性能  9-11
    1．2．1 AIN陶瓷的基本结构  9
    1．2．2 氮化铝陶瓷的优异性能与广阔的应用前景  9-11
  1．3 AIN陶瓷的导热机理  11-13
    1．3．1 陶瓷材料的导热机理  11-12
    1．3．2 AIN陶瓷的导热机理  12-13
  1．4 氮化铝陶瓷的烧结  13-16
    1．4．1 AIN陶瓷烧结的发展过程  14
    1．4．2 氮化铝陶瓷烧结的新进展  14-16
第2章试验内容与方法  16-22
  2．1 研究内容  16-17
    2．1．1 主要研究内容  16
    2．1．2 具体的研究工作  16-17
  2．2 试验材料与设备  17-19
    2．2．1 AIN原料  17
    2．2．2 其他实验材料  17
    2．2．3 空心阴极等离子烧结设备  17-19
  2．3 试验方法  19-22
    2．3．1 AIN陶瓷制备工艺流程  19
    2．3．2 AIN陶瓷的测试手段  19-22
第3章圆筒形空心阴极放电特性的研究  22-31
  3．1 空心阴极等离子产生的机理  22-25
    3．1．1 气体导电的基本原理  22-23
    3．1．2 空心阴极效应及其特点  23-25
  3．2 试验条件与方法  25-26
  3．3 试验结果与分析  26-30
    3．3．1 空心阴极的点燃条件  26-28
    3．3．2 圆筒空心阴极放电特性研究  28-30
  3．4 本章小结  30-31
第4章 AlN陶瓷的空心阴极等离子烧结  31-58
  4．1 实验方案的确定  31-35
    4．1．1 烧结助剂的选择  31-34
    4．1．2 成型剂的选择与使用  34-35
    4．1．3 烧结装置和工艺参数的确定  35
  4．2 实验结果与分析  35-51
    4．2．1 Y_2O_3-CaO烧结助剂的AlN陶瓷致密化过程的研究  35-41
    4．2．2 加Y_2O_3-CaO-Li_2O烧结助剂的AlN陶瓷致密化过程的研究  41-51
  4．3 AlN烧结体的相组成与微观结构  51-56
    4．3．1 X-射线衍射  51-53
    4．3．2 透射电镜观察  53-55
    4．3．3 背散射电镜  55-56
    4．3．4 扫描电子显微镜  56
  4．4 本章小结  56-58
结论与展望  58-60
参考文献  60-64
攻读硕士学位期间所发表的学术论文  64-65
致谢  65

空心阴极等离子烧结氮化铝陶瓷

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