AlNMo复合陶瓷的导热性能研究亢颉摘要：微波衰减材料广泛的应用在微波电真空器件和微波测量系统。国内大多数将BeO陶瓷基体的渗碳多孔陶瓷作为微波衰减材料，但因其本身具有毒性，所以安全防护很难达到要求。但是AlN无毒，AlN和BeO两种基体的热导率相近，AlN具有好的化学和热稳定性和很高的电阻率等。研究发现将导电颗粒Mo作为微波衰减剂，Mo和AlN具有相近的热膨胀系数和较高的热导率。本文以CaF2、CaCO3为烧结助剂，分别采用热压烧结和放电等离子烧结法制备了AlN-Mo复合材料，讨论烧结助剂和Mo含量对该材料热导率的影响。关键词：AlN-Mo复合材料；热导率；性能研究DOI：10.16640/jki.37-1222/t.2017.03.0631微波衰减材料在性能方面有严格的要求目前，微波衰减材料主要应用在大功率微波电子真空器件上，为了能吸收较大的功率，在其性能方面提出了更严格的要求[1-2]。微波衰减材料所采用的基体有良好的导热性，能将微波衰减所产生的热量及时的传导出去，从而保持行波管的正常工作状态。目前，国内多数是将渗碳多孔陶瓷作为微波衰减材料，并将BeO瓷作为陶瓷基体，BeO瓷具有导热性好、强度高等优点，但是BeO瓷本身具有毒性，因而安全防护方面很难达到要求。AlN本身无毒，理论上AlN的热导率为320W·m-1·K-1，AlN和BeO的热导率理论值很接近，AlN同时也具有较好的化学、较好的热稳定性以及很高的电阻率。因此，AlN陶瓷基体作为微波衰减材料，将会广泛地应用于大功率微波电子真空器件中。因AlN本身对微波是透明的，使其不具备微波衰减性能。因此，实验中采用AlN作为基体，加入金属Mo，制备出AlN-Mo复合材料作为微波衰减材料。实验以AlN、Mo为原料，在AlN-Mo混合粉体中加入烧结助剂CaF2和CaCO3，介质为无水乙醇，实验中采用的研磨球为玛瑙球，将混合粉体在行星球磨机上混料24h。之后将混合粉体干燥处理，接下来把混合粉体逐一装入石墨模具中，进行烧结。本次实验选择在氮气气氛中采用两种烧结方法：热压烧结和SPS烧结。热压烧结实验在1900℃下进行烧结，保温时间设置为2h，轴向压力设定为8MPa。放电等离子烧结：其烧结温度为1600℃，保温5min，升温速率为100℃/min。采用热电偶测量温度记录烧结过程中样品的位移变化。经过烧结从而制得氮化铝钼复合陶瓷块体。实验配方见表1。2适量的加入烧结助剂有助于热导率的提高烧结助剂CaF2和CaCO3对AlN-Mo复合陶瓷的热导率有很大的影响，适量的加入烧结助剂有助于热导率的提高。分析认为，一方面是高温烧结使CaF2在1427℃下熔化成液相，同时AlN粉体颗粒表面附着的Al2O3在高温烧结中可与CaF2、CaO反应生成钙铝酸盐等，低熔点的钙铝酸盐在高温烧结中产生液相，固相颗粒会被液相润湿，微小颗粒受粉体周围液相产生的毛细张力的影响进行重排，而液相本身也会使颗粒重排产生的摩擦力减小，同时减少了孔洞，颗粒更紧密地排列，烧结致密度相应提高，从而使AlN-Mo复合陶瓷的热导率变大；另一方面，在高温烧结过程中，CaF2、CaO与Al2O3反应生成氟化铝（AlF3）、氟氧铝（AlOF）以及钙铝酸盐化合物，反应生成的物质中AlF3和AlOF高温升华挥发，而含碳和氮的气氛下，CaAl2O4和Ca3Al2O6生成CO和Ca的挥发，有利于脱氧、净化晶界，同时可以使杂质相含量减少，这样会使AlN-Mo复合陶瓷的热导率进一步提高。3结论通过对AlN-Mo复合陶瓷热导率的测定可知，加入适量的烧结助剂CaF2和CaCO3可使AlN-Mo复合陶瓷的热导率大幅度提高。参考文献：[1]高陇桥.隐身材料与衰减陶瓷[J].火花塞与特种陶瓷，1998（01）：19-26.[2]鲁燕萍.毫米波行波管用衰减瓷[J].真空电子技术，2004（01）：49-52.[3]高隴桥.高热导率陶瓷材料的进展[J].真空电子技术，2003（02）：49-53.[4]K.A.Khor，L.G.Yu，Y.Murakoshi.SparkplasmasinteringofSm2O3-dopedaluminumnitride.JournaloftheEuropeanCeramicSociety，2005，25（07）：1057-1065.山东工业技术2017年3期山东工业技术的其它文章高职院校电火花线切割的应用浅析排水项目顶管施工方案浅谈活性石灰生产线预热器推头无法正常运行的解决方案及注意事项自来水的自动抄表系统论述发动机可变气门技术研究与探讨利用小波变换去除局部放电噪声分析-全文完-