硼硅酸鹽玻璃-氮化鋁低溫共燒復(fù)合材料的制備與性能研究.pdf

1、本實(shí)驗(yàn)的目的是制備一種玻璃/AlN低溫共燒復(fù)合材料體系并對(duì)其性能進(jìn)行研究。為使復(fù)合材料在常壓及較低的溫度下燒結(jié)致密,先后設(shè)計(jì)了鈣硼硅玻璃和多元硼硅酸鹽玻璃組分,然后分別將所制備的玻璃與AlN陶瓷粉體復(fù)合。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中分別采用SEM,XRD等分析測(cè)試手段,通過(guò)對(duì)材料的燒結(jié)性能,相組成,顯微結(jié)構(gòu)等方面的分析,系統(tǒng)研究了玻璃組成,燒結(jié)溫度及AlN含量對(duì)復(fù)合材料性能的影響。
　　首先,通過(guò)CaO-B2O3-SiO2三元相圖確定鈣硼硅玻璃的組

2、分,然后研究了純玻璃的燒結(jié)性能及物相組成,結(jié)果表明純鈣硼硅玻璃可在850℃下燒結(jié)致密,燒結(jié)后析出了石英(quartz)和硼酸鈣(CaB2O4)晶相。將制備的鈣硼硅玻璃與AlN復(fù)合,由于玻璃對(duì)AlN陶瓷顆粒的潤(rùn)濕性較差,并且AlN本身的自擴(kuò)散系數(shù)較高,所以復(fù)合材料難以燒結(jié)致密。
　　其次,為得到低軟化溫度的硼硅酸鹽玻璃,在鈣硼硅玻璃的基礎(chǔ)上添加了BaO、Al2O3、Li2O和ZnO等組分。通過(guò)分析玻璃軟化特性及對(duì)AlN基板的潤(rùn)濕性能

3、,選擇具有較低熔融溫度并對(duì) AlN潤(rùn)濕性較好的兩種多元硼硅酸鹽玻璃與AlN復(fù)合。系統(tǒng)研究了復(fù)合材料的燒結(jié)性能,結(jié)果表明復(fù)合材料的致密化過(guò)程主要受燒結(jié)溫度和玻璃含量的影響,玻璃相含量越高,復(fù)合材料燒結(jié)致密所需的溫度越低,而對(duì)于本實(shí)驗(yàn)中的玻璃/AlN復(fù)合體系,為使材料燒結(jié)致密,所需的玻璃量至少為60wt％。物相分析表明,燒結(jié)后的復(fù)合材料的主要晶相為氮化鋁和鋇長(zhǎng)石晶相。初步分析表明,本實(shí)驗(yàn)中的多元硼硅酸鹽玻璃/AlN復(fù)合體系的燒結(jié)屬于無(wú)反應(yīng)的