氮化鋁陶瓷 （Aluminum Nitride Ceramic）是以氮化鋁(AIN)為主晶相的陶瓷。
基本介紹
- 中文名：氮化鋁陶瓷
- 外文名：Aluminum Nitride Ceramic
- 主晶相：氮化鋁
- 結構單元：四面體
結構,套用,展望,
結構
AIN晶體以〔AIN4〕四面體為結構單元共價鍵化合物，具有纖鋅礦型結構，屬六方晶系。化學組成 AI 65.81%，N 34.19%，比重3.261g/cm3，白色或灰白色，單晶無色透明，常壓下的升華分解溫度為2450℃。為一種高溫耐熱材料。熱膨脹係數（4.0-6.0）X10-6/℃。多晶AIN熱導率達260W/(m.k)，比氧化鋁高5-8倍，所以耐熱衝擊好，能耐2200℃的極熱。此外，氮化鋁具有不受鋁液和其它熔融金屬及砷化鎵侵蝕的特性，特別是對熔融鋁液具有極好的耐侵蝕性。
性能指標
Ø(1)熱導率高(約320W/m·K)，接近BeO和SiC，是Al2O3的5倍以上；
Ø(2)熱膨脹係數(4.5×10-6℃)與Si(3.5-4×10-6℃)和GaAs(6×10-6℃)匹配；
Ø(3)各種電性能(介電常數、介質損耗、體電阻率、介電強度)優良；
Ø(4)機械性能好，抗折強度高於Al2O3和BeO陶瓷，可以常壓燒結；
Ø(5)光傳輸特性好；
Ø(6)無毒；
套用
1、氮化鋁粉末純度高，粒徑小，活性大，是製造高導熱氮化鋁陶瓷基片的主要原料。
2、氮化鋁陶瓷基片，熱導率高，膨脹係數低，強度高，耐高溫，耐化學腐蝕，電阻率高，介電損耗小，是理想的大規模積體電路散熱基板和封裝材料。
3、氮化鋁硬度高,超過傳統氧化鋁,是新型的耐磨陶瓷材料,但由於造價高,只能用於磨損嚴重的部位.
4、利用AIN陶瓷耐熱耐熔體侵蝕和熱震性，可製作GaAs晶體坩堝、Al蒸發皿、磁流體發電裝置及高溫透平機耐蝕部件，利用其光學性能可作紅外線視窗。氮化鋁薄膜可製成高頻壓電元件、超大規模積體電路基片等。
5、氮化鋁耐熱、耐熔融金屬的侵蝕，對酸穩定，但在鹼性溶液中易被侵蝕。AIN新生表面暴露在濕空氣中會反應生成極薄的氧化膜。 利用此特性，可用作鋁、銅、銀、鉛等金屬熔煉的坩堝和燒鑄模具材料。AIN陶瓷的金屬化性能較好，可替代有毒性的氧化鈹瓷在電子工業中廣泛套用。
展望
由於具有優良的熱、電、力學性能。氮化鋁陶瓷引起了國內外研究者的廣泛關注，隨著現代科學技術的飛速發展，對所用材料的性能提出了更高的要求。氮化鋁陶瓷也必將在許多領域得到更為廣泛的套用！雖然多年來通過許多研究者的不懈努力，在粉末的製備、成形、燒結等方面的研究均取得了長足進展。但就截止2013年4月而言，氮化鋁的商品化程度並不高，這也是影響氮化鋁陶瓷進一步發展的關鍵因素。為了促進氮化鋁研究和套用的進一步發展，必須做好下面兩個研究工作。研究低成本的粉末製備工藝和方法！制約氮化鋁商品化的主要因素就是價格問題。若能以較低的成本製備出氮化鋁粉末，將會大大提高其商品化程度！高溫自蔓延法和低溫碳熱還原合成工藝是很有發展前景的粉末合成方法。二者具有低成本和適合大規模生產的特點!研究複雜形狀的氮化鋁陶瓷零部件的淨近成形技術如注射成形技術等。它對充分發揮氮化鋁的性能優勢.拓寬它的套用範圍具有重要意義！
