材料科学与技术第17课

四、另外几种重要的化合物绝缘陶瓷材料第一节绝缘陶瓷一、概述二、绝缘陶瓷的绝缘性三、常用的绝缘陶瓷材料1、氮化硅自然界中不存在、人工方法合成结构单元：Si—N四面体，Si

原子位于中心、N原子位于四个顶点

型（低温相）和型（高温相）、均属六方晶系强共价键化合物、两种晶型：氮化硅陶瓷的五种烧结工艺：①反应烧结(固)(固)缺点：产物含10—20%的气孔、力学性能较差②热压烧结制备高致密、高性能氮化硅陶瓷的有效方法助烧剂:

等烧结温度:1700—1800℃,压力:20—40MPa缺点：成本高、难于形成形状复杂制品氮化硅陶瓷的性能：优异的力学性能和电性能、耐高温（强度可保持到400℃）、高导热率高温原料：Si，无助烧剂原料：Si3N4;④气氛加压烧结（GPS）优点：可获得致密、韧性、高强度的高纯度的陶瓷(液)(固)(加压气)⑤CVD法－化学气相沉积③常压烧结含助烧剂的氮化硅粒末压块、在氮气氛的粉末床中高温烧结反应烧结助烧剂:

等原料：Si3N4;烧结温度:1700—1800℃原料（气体）：SiH4或SiCl4，NH3气相反应反应温度：800－1400℃，无助烧剂生成高纯度的氮化硅膜Si：熔点为1400℃2、氮化铝氮化铝粉末的合成方法：①铝粉与氮反应②Al2O3粉在碳存在下还原氮化③电弧等离子体法制备

纳米颗粒的方法之一、可制成粒度50nm的纳米颗粒铝粉在氮的电弧等离子体中蒸发、与氮反应生成④铝的卤氮化合物热分解等Al：熔点为660℃熔点为2200℃氮化铝陶瓷的制备工艺：主要有热压烧结和常压烧结热压烧结：可制备高致密陶瓷氮化铝陶瓷烧结时的添加剂：常压烧结、或加压烧结可制半透明的陶瓷基片改善导热性、耐热性和强度热压热导率

的导热性好、强度高：

单晶理论值：应用：可作高温构件、集成电路基片、热交换器、单晶实测值：陶瓷（多晶）最高值：坩埚材料、高频压电元件等3、氮化硼BN与碳晶体在结构类型和结构特征上极其相似六方层状结构（六方BN）石墨型三方层状结构（三方BN）三方石墨层内共价键、层间范氏键立方结构（闪锌矿）金刚石六方结构（纤锌矿）六方金刚石层内、层间共价键立方共价和六方共价结构、在高温高压下制备六方、三方层状结构在高温高压下、可转变为密排的六方或立方共价结构六方层状结构BN粉末制备：硼酸、硼酐、硼砂或卤化硼在氮气或氨气中反应合成硼酸：H3BO3；硼砂：Na2B4O7·10H2O；硼（酸）酐－氧化硼：B2O3

高导热六方共价氮化硼陶瓷制备：六方层状结构BN粉末结合剂+2000℃热压热导率:BN陶瓷的特性：热导率高、高温强度高、电绝缘好良好的高温、绝缘、散热陶瓷应用：半导体元件绝缘散热板、焊接工具的高温绝缘部件、热电偶保护管、坩埚等4、氧化铍（BeO）高温型—立方金红石结构两种晶型：低温型

—六方密填纤锌矿结构制备方法：氢氧化铍粉在1200℃煅烧、分解成氧化铍细粉陶瓷的制作：常压烧结或热压烧结烧结温度：1800℃添加剂：促进烧结1640℃下形成三元共熔体陶瓷：陶瓷：2050—2160℃:低温型转变为高温型熔点一般高达2450摄氏度缺点：有毒、成本高、在含水气体