【摘 要】
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氮化铝（AlN）具有高的热导率,较低的介电常数和介电损耗,与硅、砷化镓等一些半导体相匹配的热膨胀系数,被认为是新一代高性能陶瓷基板、电子封装等散热器件的首选材料。高纯度AlN粉末是制备高性能AlN功能陶瓷的必要前提,但由于AlN粉末易在空气中发生水解,氧含量升高会严重影响AlN的高导热性能。因此需要对AlN粉末表面进行改性,并对改性后AlN粉末的烧结性能进行探讨。本论文分别使用磷酸（H3PO4）、
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氮化铝（AlN）具有高的热导率,较低的介电常数和介电损耗,与硅、砷化镓等一些半导体相匹配的热膨胀系数,被认为是新一代高性能陶瓷基板、电子封装等散热器件的首选材料。高纯度AlN粉末是制备高性能AlN功能陶瓷的必要前提,但由于AlN粉末易在空气中发生水解,氧含量升高会严重影响AlN的高导热性能。因此需要对AlN粉末表面进行改性,并对改性后AlN粉末的烧结性能进行探讨。本论文分别使用磷酸（H3PO4）、磷酸二氢铝（Al（H2PO4）3）和磷酸二氢镁（Mg（H2PO4）2）三种无机表面改性剂对AlN粉末进行表面修饰,对比分析了改性剂种类和含量对AlN粉末表面改性效果的影响以及改性机理;使用快速热压烧结的方法制备了AlN陶瓷材料,对材料的微观组织进行分析,对物理和力学性能进行了测试。得到了以下结论:（1）在等温改性条件下,Mg（H2PO4）2改性粉末（MP-AN）的抗水解性能表现最好;经60℃水解试验后,磷酸改性AN粉末（HP-AN）的初始氧含量表现最低;Al（H2PO4）3改性AN粉末（AP-AN）的高温控氧能力表现最好;Mg（H2PO4）2改性AN粉末（MP-AN）的氧含量表现稳定,兼具H3PO4和Al（H2PO4）3的改性特点。H3PO4和Al（H2PO4）3主要改性机制表现为表面化学吸附和物理粘性吸附;Mg（H2PO4）2以单一的表面化学吸附为主要改性机制。（2）无论在等温条件下还是利用温度梯度加热法,MP-AN粉末的抗水解性能均随Mg（H2PO4）2用量的提高而增强,用量为7 wt%时改善效果最佳;利用温度梯度加热法,综合对比所有表面改性方案中得到的AlN粉末的抗水解行为,得出最佳工艺参数:温度梯度加热法,Mg（H2PO4）2的处理用量7 wt%,处理时间2 h。（3）Mg（H2PO4）2改性AlN粉在烧结过程中的晶粒长大行为会受到抑制;7T40陶瓷的断裂方式在不同烧结温度下均表现为沿晶断裂;经Mg（H2PO4）2表面改性处理后,AlN粉末的烧结性能得到提高,在烧结温度1700℃时,陶瓷致密度达到99.73%,在烧结温度1800℃时,陶瓷硬度达到618.93 HBS,弯曲强度达到329.93 MPa,热导率达到107.29 W/（m·K）。
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