高导热、可加工AlN/BN复相陶瓷是一种极具应用前景的新型复合材料，可作为微电子领域、微波传输设备以及高温腐蚀环境中应用的理想材料。然而，AlN、BN同属共价键化合物，熔点高、自扩散系数小；在Al-B-N系统中，AlN和BN具有不同的晶体结构和价电子结构，在平衡条件下不能形成固溶体；同时，在烧结过程中，h-BN片状晶体的生长会形成卡片房式结构，阻碍材料的烧结收缩和致密。这些因素使AlN/BN陶瓷的完全致密化成为一个技术难题，并影响材料性能的发挥。 放电等离子烧结(SPS)技术是一种远离平衡状态的材料制备方法，它生产效率高，制备的材料结构致密、精细，并且可以实现材料的相组成与结构的调控。 论文研究了AlN陶瓷、AlN/BN复相陶瓷的致密化过程和机理，探讨了烧结助剂对AlN陶瓷显微结构和热导率的影响。重点研究了SPS烧结AlN/BN复相陶瓷的显微结构、导热性能和可加工性，利用粉末合成和晶界相纯化工艺控制和调整AlN/BN复相陶瓷结构和性能，使之在保持良好加工性的基础上具有较高的热导率。 纯AlN粉末在1900℃、或1850℃保温时间延长到15min时可得到致密度为97.5％以上的烧结体。添加Y2O3、Sm2O3和Li2O可显著促进AlN陶瓷的烧结，降低粉末的烧结温度，提高烧结体的致密度，同时显著提高试样的导热性能。其中加入1.5wt％Sm2O3试样的热导率可以达到150W/m·K。烧结助剂种类影响AlN试样中晶界相的分布、晶体发育以及AlN晶粒之间的结合，并通过这些显微结构因素影响AlN陶瓷的热导率。 AlN/BN微米复相陶瓷可以在1700～1800℃通过SPS烧结致密。由于SPS烧结在极短的时间内完成，片状h-BN晶体生长对试样致密化的阻碍作用表现得不明显，AlN/30vol％BN试样也可以达到98.3％的相对密度。而且SPS烧结的AlN/BN复相陶瓷具有均匀的显微结构，h-BN晶粒没有出现定向排列。 BN相抑制AlN晶粒的生长，显微结构细化使得少量BN相的引入没有导致材料力学强度的下降。但随着AlN/BN微米复相陶瓷中BN含量的增大，力学强度降低，材料的热导率、显微硬度、弹性模量和断裂韧性也呈下降趋势，但由于显微硬度下降很多，材料的可加工性增强，含10～15vol％BN的试样就可以硬质合金工具加工。 采用硼酸和尿素为原料，通过化学反应原位合成AlN/BN纳米复合粉体，研究了反应合成过程中反应物配比、温度等参数对合成产物性质的影响，合成粉体的SPS烧结过程，以及烧结试样的显微结构和性能。 纳米BN在600℃、N2气氛下合成。纳米BN的引入使AlN/BN复相陶瓷的显微结构更加精细，提高了复相陶瓷的力学强度，使AlN/5vol％BN试样的抗弯强度达到565MPa，含30vol％BN的试样强度也与AlN单相陶瓷相当。但AlN/BN纳米复相陶瓷的热导率普遍低于微米复相陶瓷。随着BN含量的增大，AlN/BN纳米复相陶瓷的显微硬度、弹性模量和断裂韧性也呈下降趋势，力学强度也逐渐降低。复相陶瓷力学强度的提高使其机加工的可行性增强。 论文总结了SPS烧结AlN/BN复相陶瓷的显微结构特点，研究了晶界相调整对AlN陶瓷、AlN/BN复相陶瓷显微结构和性能的影响。 采用GPS热处理工艺，使AlN、AlN/BN陶瓷中的晶界相含量减少，晶界相分布发生改变，AlN晶粒发育完整，有效提高了试样的热导率，使AlN试样的热导率达到181W/m·K，AlN/BN(BN含量5～30vol％)的热导率都达到或超过60W/m·K。