氮化鋁陶瓷是以氮化鋁(AIN)為主晶相的陶瓷，綜合性能優(yōu)良，非常適用于半導(dǎo)體基片和結(jié)構(gòu)封裝材料，在電子工業(yè)中的應(yīng)用潛力非常巨大。氮化鋁陶瓷的產(chǎn)品性質(zhì)有哪些？諾一精密陶瓷為您分享：

氮化鋁陶瓷的產(chǎn)品性質(zhì)

1） 組成和結(jié)構(gòu)

氮化鋁的分子式為Si3N4，這是一種通過共價(jià)鍵結(jié)合的化合物。氮化鋁陶瓷是具有六方晶體結(jié)構(gòu)的多晶材料。它們一般分為α和β晶向，由[SiN4]4四面體組成。在高溫（1400℃～1800℃）下，α相變?yōu)棣滦?。這種相變是不可逆的，因此α相有利于燒結(jié)。

2） 外觀

不同的晶相對(duì)氮化鋁有不同的影響，αSi3N4的外觀呈白色到灰白色或針狀松散的羊毛狀，βSi3N4的顏色較深，呈致密的粒狀多面體或短棱柱體，氮化鋁晶須呈透明或半透明，氮化鋁陶瓷的外觀呈灰色和藍(lán)色，密度不同，相比也不同，由于添加劑，還有其他顏色。氮化鋁陶瓷拋光后表面具有金屬光澤。

3） 密度和比重

硝化鋁的理論密度為3100±10kg/m3，α-Si3N4和β-Si3N4的真比重分別為3184 kg/m3和3187 kg/m3。氮化鋁陶瓷的體積密度因工藝的不同而變化很大，一般超過理論密度的80%，約2200～3200 kg/m3，孔隙率的高低是密度不同的主要原因，反應(yīng)燒結(jié)氮化鋁的孔隙率一般在20%左右，密度為2200～2600 kg/m3，熱壓氮化鋁的孔隙率小于5%，密度為3000～3200kg/m3。與其他類似用途的材料相比，其密度不僅低于所有高溫合金，而且在高溫結(jié)構(gòu)陶瓷中的密度也較低。

4） 電氣絕緣

氮化鋁陶瓷可作為高溫絕緣材料，其性能指標(biāo)主要取決于合成方法和純度。未氮化材料中的游離硅、制備過程中引入的堿金屬、堿土金屬、鐵、鈦、鎳等元素會(huì)惡化氮化鋁陶瓷的電性能。一般氮化硅陶瓷在室溫下，在干燥介質(zhì)中的比電阻為1015～1016歐姆，介電常數(shù)為9.4～9.5，在高溫下，氮化鋁陶瓷仍保持較高的比電阻值，隨著工藝條件的改善，氮化硅可以進(jìn)入普通電介質(zhì)的行列。

5） 熱性能

燒結(jié)氮化硅的熱膨脹系數(shù)為2.53×10-6/℃，導(dǎo)熱系數(shù)為18.42 W/m·K，具有優(yōu)異的抗熱震性，僅次于石英和微晶玻璃。實(shí)驗(yàn)報(bào)告表明，密度為2500 kg/m3的反應(yīng)燒結(jié)氮化硅樣品由1200℃冷卻到20℃的數(shù)千次熱循環(huán)組成，仍不開裂，氮化硅陶瓷熱穩(wěn)定性好，可在高溫下長期使用。在氧化性氣氛中可使用高達(dá)1400℃，在中性或還原性氣氛中可使用高達(dá)1850℃。

6） 機(jī)械性能

氮化鋁具有較高的機(jī)械強(qiáng)度，一般熱壓制品的彎曲強(qiáng)度為500～700MPa，高彎曲強(qiáng)度可達(dá)1000～1200MPa；反應(yīng)燒結(jié)后，抗折強(qiáng)度為200MPa，最高可達(dá)300～400MPa。雖然反應(yīng)燒結(jié)產(chǎn)品在室溫下強(qiáng)度不高，但在1200～1350℃時(shí)強(qiáng)度仍沒有下降。高溫下，氮化鋁的蠕變降低。例如，反應(yīng)燒結(jié)氮化硅在1200℃時(shí)的載荷為24MPa，在1000小時(shí)后的變形為0.5%。

7） 摩擦系數(shù)和自潤滑

氮化鋁陶瓷的摩擦系數(shù)較小，在高溫高速條件下，增加的摩擦系數(shù)較小，因此可以保證機(jī)構(gòu)的有效運(yùn)行，這是氮化鋁陶瓷開始研磨的一個(gè)顯著優(yōu)勢(shì)，滑動(dòng)摩擦系數(shù)為1.0到1.5，在精度大幅度降低后，摩擦系數(shù)保持在0.5以下，因此氮化鋁陶瓷被認(rèn)為是自潤滑材料。與石墨、氮化硼、滑石等不同，這種自潤滑性的主要原因在于材料組織的層狀鱗片結(jié)構(gòu)。它是在壓力的作用下，摩擦表面痕跡分解形成的薄氣膜，使摩擦表面之間的滑動(dòng)阻力減小，摩擦表面光滑度增加。摩擦力越大，阻力越小，磨損量特別小，而大多數(shù)材料在不斷摩擦?xí)r，由于表面磨損或溫度軟化，摩擦系數(shù)往往逐漸增大。

8） 可加工性

氮化鋁陶瓷可進(jìn)行機(jī)械加工，以達(dá)到所需的形狀、精度和表面光潔度。

9） 化學(xué)穩(wěn)定性

氮化鋁具有優(yōu)異的化學(xué)性能，可抵抗除氫氟酸和氫氧化鈉溶液外的所有無機(jī)酸的腐蝕，最大可達(dá)25%。其抗氧化溫度高達(dá)1400℃，在還原性氣氛中可使用高達(dá)1870℃，金屬（尤其是液態(tài)鋁），尤其是非金屬潤濕。從以上氮化鋁陶瓷的物理化學(xué)性能可以看出，氮化鋁陶瓷的優(yōu)異性能在現(xiàn)代技術(shù)經(jīng)常遇到的高溫、高速和強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)的工作環(huán)境中具有特殊的使用價(jià)值。

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