毕业论文课题相关文献综述

1引言

随着科学技术的发展，特别是能源、空间技术、汽车工业等的发展，对材料的要求越来越苛刻，迫切需要开发出各种新型的高性能结构材料[1]。SiC陶瓷具有高温强度大、抗氧化性强、耐磨损性好、热稳定性佳、热膨胀系数小、热导率大、硬度高以及抗热震和耐化学腐蚀等优良特性[2]。SiC陶瓷与其它一些高温结构陶瓷，被广泛应用于精密轴承、密封件、气轮机转子、喷嘴、热交换器部件及原子核反应堆材料等[3]。

复相陶瓷材料由于其优异的热学、力学性能而广泛应用于能源、航空航天、机械、汽车、电子等领域[4]。SiC和AlN具有优良的力学性能、高的热导率，已经在高温结构材料领域得到广泛应用。有关SiC-AlN复相陶瓷材料的力学性能、耐高温抗氧化性能，国内外已进行了较多的研究[5]。

2实验体系组分的性质

2.1SiC的基本性质

碳化硅是典型的（带隙2ev）半导体SiC中每个原子都被四个异种原子包围，形成定向四面体结构，并有一定程度极化。其中Si的电负性为1.8，C的电负性为2.6，所以离子键对键合的贡献约12%，SiC晶体具有很强的共价性，所以SiC是一种能量很稳定的结构，其原子化能值为1250kJ/mol[6]。SiC主要有立方晶系的β-SiC和六方晶系及三方晶系α-SiC两种类型[7]。碳化硅的多种型体之间可以进行热转换。在1600℃一下，SiC晶型为β-SiC形式；当温度高于1600℃，β-SiC转变成α-SiC的各种多型体：4H-SiC在2000℃左右容易生成；2100℃以上的高温生成15R或6H多型体；对于6H-SiC，在2200℃以上的高温下依然稳定，在光电子学、高温电子学、高频率大功率器件中具有应用价值[8]。SiC电阻率较大，在不同温度和处理条件下，其电阻率一般在10-1~103Ωm，可以通过改性来调整电阻率，从而达到最佳吸波性能[9]。碳化硅禁带宽度窄，在外加电磁场下，价带上的电子受激跃迁至导带，形成自由电子，参与电导损耗。如上所述，SiC作为微波吸收剂被广泛用于各基体材料中，制备出射频吸波材料。AlN-SiC复相材料具有高频衰减特性[10]。

2.2AlN基本性质

AlN为共价键化合物，属于六方晶系纤锌矿型结构的，[AlN4]结合方式为四面体。AlN晶体的晶格常数为a＝0.31114nm，c＝0.49792nm。AlN陶瓷有优良的力学、热学、电学性能。AlN热导率高，据报道多晶热导率为200W﹒m-1﹒K-1，而单晶热导率达320W﹒m-1﹒K-1。且AlN的热导率随温度升高减少缓慢，高温下仍有良好的导热性，是Al2O3(17~25Wm-1K-1)的5~10倍1MHz下介电常数为8，线膨胀系数与Si匹配，无毒性，比强度高[11]。AlN的化学性质比较稳定，空气中不易氧化，在900℃下才开始氧化，表面生成Al2O3，在高温下氧化速度也较低。在高温金属焊接、电子基板等方面具有巨大的应用潜力[12]。

由于AlN是共价化合物，熔点高，所以烧结致密有难度，因此需要探索烧结助剂在低温下将AlN烧结致密。研究发现稀土金属氧化物和氟化物、碱土金属氧化物和氟化物是可靠的烧结助剂，例如Y2O3、YF3、CaO、CaF2等[13]。常见的烧结方法有放电等离子烧结、无压烧结、热压烧结、微波烧结及自蔓延烧结[14]。

3SiC-AlN复相材料的烧结