热管理用氮化硅陶瓷热导率影响因素及改善途径.docx

热管理用氮化硅陶瓷热导率影响因素及改善途径

目录

内容综述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2

1.1热管理的重要性．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3

1.2氮化硅陶瓷在热管理中的应用．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3

1.3本章研究目的与意义．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5

氮化硅陶瓷热导率概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6

2.1氮化硅陶瓷的定义及特性．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6

2.2氮化硅陶瓷的制备方法及其对热导率的影响．．．．．．．．．．．．．．．．．7

2.3氮化硅陶瓷热导率测量方法简介．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7

影响氮化硅陶瓷热导率的因素分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8

3.1成分和结构的影响．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9

3.1.1氮化硅晶相组成的影响．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．10

3.1.2氮化硅颗粒尺寸的影响．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11

3.2制备工艺的影响．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．13

3.2.1粉末混合工艺的影响．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14

3.2.2烧结工艺的影响．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15

3.3环境条件的影响．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．16

3.3.1烧结温度的影响．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．17

3.3.2烧结压力的影响．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．18

3.3.3烧结气氛的影响．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．19

改善氮化硅陶瓷热导率的途径．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．20

4.1提高材料内部微观结构均匀性．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．21

4.1.1优化粉末粒度分布．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．22

4.1.2增加烧结温度．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．23

4.2改进烧结工艺．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．25

4.2.1优化烧结气氛．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．26

4.2.2调整烧结工艺参数．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．27

4.3使用添加剂．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．28

4.3.1添加助熔剂．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．29

4.3.2添加纳米颗粒．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．31

实验验证与结果讨论．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．32

1.内容综述

氮化硅陶瓷的热导率受到多种因素的影响，包括材料组成、微观结构、制造工艺、掺杂以及外部环境等。

材料组成与微观结构：氮化硅陶瓷的基本组成和微观结构对其热导率有决定性影响。纯氮化硅的热导率较高，而掺杂其他元素或相的存在会改变材料的热导率。此外，材料的晶粒大小、气孔率等微观结构特征也对热导率产生影响。

制造工艺：不同的制备工艺如烧结温度、压力、气氛等都会对氮化硅陶瓷的热导率造成影响。例如，烧结过程中的温度控制和时间管理会影响材料的致密化程度，进而影响热导率。

掺杂效应：掺杂是改善氮化硅陶瓷性能的有效手段之一。通过合理控制掺杂元素的种类和含量，可以调控材料的热导率。一些掺杂元素可以提高热导率，而另一些则可能导致热导率下降。

外部环境：外部环境如温度、压力、气氛等也会对氮化硅陶瓷的热导率产生影响。特别是在高温环境下，材料的热导率通常会发生变化。

针对以上影响因素，研究者们提出了多种改善氮化硅陶瓷热导率的途径。包括优化材料组成与微观结构