Министерство образования и науки Российской Федерации

федеральное государственное автономное образовательное учреждение

высшего образования

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ

ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Институт Физики Высоких Технологий

Направление подготовки 240100 Химическая технология

Кафедра Технологии Силикатов и Наноматериалов

БАКАЛАВРСКАЯ РАБОТА

Тема работы

ИЗГОТОВЛЕНИЕ ВЫСОКОТЕПЛОПРОВОДНЫХ ИЗДЕЛИЙ ИЗ НИТРИДА АЛЮМИНИЯ

УДК

Студент

Группа	ФИО	Подпись	Дата
4Г12	Косолапов Артем Анатольевич

Руководитель

Должность	ФИО	Ученая степень, звание	Подпись	Дата
доцент	Дитц А.А	К.т.н

Консультанты:

По разделу «Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение»

Должность	ФИО	Ученая степень, звание	Подпись	Дата
Доцент	Старикова Е.В.	к.ф.н.

По разделу «Социальная ответственность»

Должность	ФИО	Ученая степень, звание	Подпись	Дата
Ассистент	Кырмакова О.С.

Допустить к защите:

Зав. кафедрой	ФИО	Ученая степень, звание	Подпись	Дата
ТСН	Погребенков В.М.	д.т.н.

Томск – 2017 г.

Планируемы результаты обучения по ооп 240100 химическая технология

Код результата	Результат обучения
Профессиональные компетенции
Р1	Применять базовые и специальные, математические, естественнонаучные, социально-экономические и профессиональные знания в профессиональной деятельности
Р2	Применять знания в области современных химических технологий для решения производственных задач
Р3	Ставить и решать задачи производственного анализа, связанные с созданием и переработкой материалов с использованием моделирования объектов и процессов химической технологии
Р4	Разрабатывать технологические процессы, проектировать и использовать новое оборудование химической технологии
Р5	Проводить теоретические и экспериментальные исследования в области современных химических технологий
Р6	Внедрять, эксплуатировать и обслуживать современное высокотехнологичное оборудование, обеспечивать его высокую эффективность, соблюдать правила охраны здоровья и безопасности труда на химико-технологическом производстве, выполнять требования по защите окружающей среды.
Общекультурные компетенции
Р7	Демонстрировать знания социальных, этических и культурных аспектов профессиональной деятельности.
Р8	Самостоятельно учиться и непрерывно повышать квалификацию в течение всего периода профессиональной деятельности.
Р9	Активно владеть иностранным языком на уровне, позволяющем разрабатывать документацию, презентовать результаты профессиональной деятельности.
Р10	Эффективно работать индивидуально и в коллективе, демонстрировать ответственность за результаты работы и готовность следовать корпоративной культуре организации.

Реферат

Ключевые слова: нитрид алюминия, оксид иттрия, гранулят, прессование, теплопроводность.

Данная работа посвящена получению высокотеплопроводной керамики на основе нитрида алюминия одноосным прессованием из гранулята и исследованию её основных физических свойств.

Объектом исследования является гранулят из нитрида алюминия, используемый для создания высокотеплопроводной керамики.

Цель работы – разработка состава и технологии получения керамики с высокой теплопроводностью на основе нитрида алюминия методом одноосного прессования из гранулята.

В работе представлены результаты исследований по разработке технологии получения гранулята и высокотеплопроводной керамики из порошка нитрида алюминия и спекающей добавки оксида иттрия. Предложена принципиальная схема получения гранулята на парафиновой связке. Исследованы его технологические свойства. Определено влияние параметров формования на свойства прессовок и спеченной керамики. Проведены исследования свойств полученной керамики, структуры методами XRD, SEM.

Керамические объемные изделия из нитрида алюминия широко применяются в силовой электротехнике, при изготовлении силовых модулей (IGBT, FRD и т. д.) как прижимной, так и паяной конструкции.

Степень внедрения результаты НИР, получен лабораторный образец гранулята и изделия из него методом прессования.

В будущем планируется постановка на производства разработанной технологии на базе ЗАО «НЭВЗ - Керамикс» в Новосибирске.

Определения

1. Прессование – процесс обработки материалов давлением, производимый с целью увеличения плотности, изменения формы, разделения фаз материала, для изменения механических или иных его свойств.

2. Брикетирование – это процесс сжатия под высоким давлением сырья какого – либо типа с целью образования брикетов.

3. Гранулирование – это совокупность физико-химических и физико-механических процессов, обеспечивающих формирование частиц определенных размеров, формы, структуры и физических свойств.

4. Удельная поверхность — усреднённая характеристика размеров внутренних полостей (каналов, пор) пористого тела или частиц раздробленной фазы дисперсной системы.

5. Гранулометрический состав – это характеристика распределения частиц порошка по размерам, которая показывает из частиц какого размера и в каких долях составлена данная партия порошка.

6. Пикнометрическая плотность – плотность частицы порошка, учитывающая наличие в частицах порошка примесей, закрытой пористости, дефектности кристаллической решетки и другие факторы.

7. Теплопроводность — это процесс переноса внутренней энергии от более нагретых частей тела (или тел) к менее нагретым частям (или телам), осуществляемый хаотически движущимися частицами тела (атомами, молекулами, электронами и т. п.).

Оглавление

Р1 2

Применять базовые и специальные, математические, естественнонаучные, социально-экономические и профессиональные знания в профессиональной деятельности 2

Введение

Комплекс уникальных свойств, которыми обладает нитрид алюминия, в сочетании с не токсичностью и относительной дешевизной получения позволяет ему и материалам на его основе находить новые и расширять известные области применения. Нитридная керамика является высокоперспективным материалом для применения в различных областях от производства машин и инструмента до микроэлектроники. Керамика на основе нитрида алюминия призвана заменить керамику из оксида бериллия ВеО, поскольку исходные порошки ВеО крайне токсичны и оказывают вредное действие как на организм человека (канцерогенное действие), так и на окружающую среду. В настоящее время вся керамика с высокой теплопроводностью, как AlN, так и ВеО, поставляется в Россию только по импорту. Поэтому проблема получения высокотеплопроводной керамики на основе нитрида алюминия является актуальной и своевременной. К тому же, керамика из нитрида алюминия по коэффициенту теплового расширения ближе к кремнию и арсениду галлия, основа большинства кристаллов, применяемых в электронике, чем керамика из оксида бериллия [1].

Объект исследования – порошок нитрида алюминия для производства высокотеплопроводной керамики.

Предмет исследования – технология получения гранулята на основе порошка нитрида алюминия и высокотеплопроводной керамики методом прессования.

Керамика на основе нитрида алюминия (AlN) с высокой теплопроводностью предназначена для использования в электронике и электротехнике, в первую очередь, в качестве материала подложек мощных силовых и СВЧ полупроводниковых приборов (диодов, транзисторов, тиристоров), микросхем, микросборок и многокристальных модулей, термомодулей и подложек мощных светодиодов, а также других компонентов и устройств, где требуются высокие диэлектрические характеристики, прочность и теплопроводность материала.