氮化鋁-碳復(fù)相陶瓷熱導(dǎo)率影響（AIN-C）

復(fù)合材料結(jié)果表征

  從圖1圖譜可知,熱壓燒結(jié)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(méi)有表現(xiàn)出來(lái)。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(wú)定形碳系列陶瓷的XRD**圖譜。相應(yīng)兩個(gè)系列的吸波曲線如圖2所示,結(jié)果表明,兩個(gè)試樣在6 CHz處的吸收強(qiáng)度均為-0.8 dB左右,吸波能力相近。均達(dá)到了某軍工項(xiàng)目的要求。從實(shí)際應(yīng)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(dǎo)率則是實(shí)現(xiàn)性能穩(wěn)定性和壽命的重要保證,因此,研究相應(yīng)材料的熱導(dǎo)率至關(guān)重要。

氮化鋁主晶相晶格存在氧缺陷對(duì)熱導(dǎo)率產(chǎn)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(shí)驗(yàn)中在石墨-AIN陶瓷中添加氧化鈦，研究了氧化鈦對(duì)AIN陶瓷熱導(dǎo)率的影響規(guī)律。

  圖3是以石墨碳為衰減劑的復(fù)相陶瓷AIN-C的密度及熱導(dǎo)率隨陶瓷中氧化物(TiO2)添加劑含量的變化情況。各個(gè)試樣樣品通過(guò)熱壓過(guò)程都實(shí)現(xiàn)了致密化燒結(jié),但從實(shí)驗(yàn)結(jié)果看,在其他原料及工藝參數(shù)保持不變的前提下,當(dāng)氧化物添加劑含量(TiO2)增加時(shí),盡管致密度增加,但熱導(dǎo)率明顯下降。

AIN介質(zhì)材料主要借助晶格波或熱波進(jìn)行熱的傳遞，按聲子導(dǎo)熱機(jī)制,其熱導(dǎo)率為:

  制備了符合某軍工項(xiàng)目要求的微波衰減復(fù)相陶瓷AIN-C,熱導(dǎo)率高達(dá)116 W/m·K;衰減性能達(dá)到-0.8 dB。在此基礎(chǔ)上,系統(tǒng)研究了晶界相形貌、**相大小及形貌、氧化物添加劑含量對(duì)復(fù)相陶瓷熱導(dǎo)率的影響。研究表明,氧化鈦的含量對(duì)復(fù)相陶瓷的熱導(dǎo)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(dǎo)率**下降,其對(duì)熱導(dǎo)率的影響機(jī)制為引起晶格中氧缺陷的增加;當(dāng)晶界相鋁酸鈀,次晶相碳微粒以包裹相形式存在晶界處時(shí),對(duì)聲子散射大而熱導(dǎo)率較低,相反當(dāng)晶界相及次晶相以孤島狀分布于三角晶界部位時(shí),則材料具有高的熱導(dǎo)率。

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