- •Консультанты:
- •Допустить к защите:
- •Планируемы результаты обучения по ооп 240100 химическая технология
- •Глава 1 Литературный обзор
- •1.1 Нитрид алюминия
- •1.1.1 Структура и физические свойства нитрида алюминия
- •1.1.2 Химические и термические свойства нитрида алюминия
- •1.1.3 Область применения нитрида алюминия
- •1.2 Способы формования нитрида алюминия
- •1.2.1 Литье из термопластичных шликеров
- •1.2.2 Горячее прессование нитрида алюминия
- •1.2.3 Одноосное прессование нитрида алюминия
- •1.2.4 Литье пленки на основу нитрида алюминия
- •Глава 2 методы исследования и материалы
- •2.1 Цели задачи
- •2.2 Методы исследований
- •2.2.1 Рентгенофазовый анализ (рфа)
- •2.2.2 Синхронный термический анализ (sta)
- •2.2.3 Растровая электронная микроскопия (sem)
- •2.2.4 Гидростатическое взвешивания
- •2.2.5 Определение насыпную плотность порошка и гранулята
- •2.2.6 Определение сыпучести порошка и гранулята
- •2.2.7 Истинная (пикнометрическая) плотность порошка
- •2.2.8 Оптическая микроскопия
- •2.3 Материалы
- •2.3.1 Порошок нитрида алюминия
- •2.3.2 Порошок иттрия
- •2.3.3 Поливинилбутираль
- •2.3.4. Парафин марки т2
- •Глава 3 экспериментальная часть
- •3.1 Приготовление смеси порошков и вреенной связки
- •3.2 Приготовление гранулята и определение его свойств
- •3.2.1 Гранулометрический состав
- •3.2.2 Микрофотографии
- •3.3 Влияние условий прессования на свойства прессовок
- •3.4 Влияние вида и количества временной связки на свойства прессовок
- •3.5 Влияние удельного давления прессования на свойства прессовок
- •3.6 Режимы удаления временной связки
- •3.7 Спекание прессовок.
- •3.8 Определение свойств спеченной крамики
- •3.9 Выводы
1.1.2 Химические и термические свойства нитрида алюминия
Материал устойчив к очень высоким температурам в инертных атмосферах. На воздухе поверхностное окисление происходит выше 700 °C, и при комнатной температуре были обнаружены поверхностные окисленные слои толщиной 5 – 10 нм. Этот окисный слой защищает материал от окисления до 1370 °C. Выше этой температуры происходит объёмное окисление материала. Нитрид алюминия устойчив в атмосферах водорода и углекислого газа до 980 °C. Материал распадается медленно в неорганических кислотах при контакте жидкости с границами зёрен, как и в случае с сильными щелочами. Материал быстро гидролизируется в воде даже при комнатной температуре [3].
Нитрид алюминия окисляется на воздухе выше 900°С. С минеральными кислотами на холоду практически не взаимодействие, горячими кислотами медленно разлагается. При нагревании реагирует с растворами щелочей с выделением NH3. С водяным паром образует Al(ОН)3, с хлором - AlCl3. Устойчив к действию расплавов Al, Сu, Sn, Ca.
1.1.3 Область применения нитрида алюминия
Керамика из нитрида алюминия является идеальным конструкционным материалом для приборов и изделий на основе кремниевых кристаллов, так как коэффициенты температурного линейного расширения (КТЛР) алюминия и кремния практически совпадают в широком температурном диапазоне.
Керамика из нитрида алюминия может использоваться в приборостроении в качестве:
подложек мощных согласованных нагрузок и поглотителей мощности;
подложек термоэлектрических преобразователей на основе элементов Пельтье в системе охлаждения до температуры 160 К;
элементов перспективных разработок в области схемотехники и микроЭВМ в качестве подложек для чипов для улучшения отвода тепла;
коммутационных микрополосковых плат мощных полупроводниковых структур, устанавливаемых методом обратного монтажа;
изолирующих прокладок в системах отвода тепла конструкционных узлов;
теплопроводов, устройств охлаждения приемных систем повышенной чувствительности;
теплопроводящих изоляторов, нагревателей активных термостатов приборных узлов;
элементов систем с применением микрохолодильных машин для компенсации механических вибраций.
Керамика из нитрида алюминия является идеальным конструкционным материалом для приборов и устройств на основе кремниевых кристаллов, так как коэффициенты температурного линейного расширения (КТЛР) алюминия и кремния практически совпадают в широком температурном диапазоне. Наиболее оптимальные условия пайки кремниевого кристалла создаются при его посадке на подложку из нитрида алюминия. Таким образом, использование подложек из нитрида алюминия для монтажа кремниевых кристаллов ведет к существенному снижению напряжений в местах спая, что значительно повышает качество изделий и увеличивает их надежность.
Выпускаемая в настоящее время керамика из нитрида алюминия уступает керамике из оксида бериллия и оксида алюминия по значениям диэлектрических потерь, однако обладает высокими теплофизическими и электротехническими характеристиками, экологически чистая и относительно недорогая (ее удельная стоимость в 5 – 7 раз ниже удельной стоимости керамики из оксида бериллия).