稀土氧化物对常压烧结氮化硅陶瓷性能的影响

• 作者: 张景贤 施鹰 李晓光 段于森 江东亮 谢建军 黄鸣鸣
• 来源期刊: 无机材料学报
• 学科: 工学
• 关键词: 稀土氧化物 氮化硅 热导率 常压烧结
• 年，卷（期）: 2017,（12）
• 所属期刊栏目: 研究论文
• 页码范围: 1275-1279
• 页数: 5页
• 分类号: TQ174
• 字数: 2808字
• 语种: 中文
• DOI: 10.15541/jim20170056

摘要

高导热氮化硅陶瓷是大功率电力电子器件散热的关键候选材料.研究采用稀土氧化物(Re2O3)和氧化钛(TiO2)烧结助剂体系,通过低温常压烧结方法来制备氮化硅陶瓷,以有效降低成本,满足实际应用的需求.系统研究了烧结助剂种类及含量对Si3N4陶瓷的致密化行为、热导率、显微结构以及力学性能的影响.研究发现随着稀土离子半径的增大,材料的致密度和热导率均呈现下降趋势,添加Sm2O3后样品最高密度仅为3.14 g/cm3.但是当Sm2O3-TiO2烧结助剂含量为8wt%时,样品断裂韧性可达5.76 MPa·m1/2.当添加Lu2O3且烧结助剂含量为12wt%时,材料的密度可达3.28 g/cm3,但是大量存在的第二相导致热导率仅为42.3 W/(m·K).研究发现该材料具有良好的断裂韧性.经1600℃退火8 h后,Er2O3-TiO2烧结助剂样品的热导率达到51.8 W/(m·K),基本满足一些功率电路基板材料的实际应用需求.