什么是AlN陶瓷

氮化铝陶瓷具有高热导率、高强度、高电阻率、密度小、低介电常数、无毒、以及与Si相匹配的热膨胀系数等优异性能，将逐步取代传统大功率LED基板材料，成为今后最具发展前途的一种陶瓷基板材料。一般来说，LED发光效率和使用寿命会随结温的增加而下降，当结温达到125℃以上时，LED甚至会出现失效。为使LED结温保持在较低温度下，必须采用高热导率、低热阻的散热基板材料和合理的封装工艺，以降低LED总体的封装热阻。

氮化铝陶瓷综合性能优良，理论热导率为320W/（m），具有优良的热传导性，可靠的电绝缘性，低介电常数和损耗，无毒以及与硅相匹配的热膨胀系数。

利用AIN陶瓷耐热耐熔体侵蚀和热震性，可制作GaAs晶体坩埚、Al蒸发皿、磁流体发电装置及高温透平机耐蚀部件，利用其光学性能可作红外线窗口。氮化铝薄膜可制成高频压电元件、超大规模集成电路基片等。氮化铝耐热、耐熔融金属的侵蚀，对酸稳定，但在碱性溶液中易被侵蚀。AIN新生表面暴露在湿空气中会反应生成极薄的氧化膜。利用此特性，可用作铝、铜、银、铅等金属熔炼的坩埚和烧铸模具材料。AIN陶瓷的金属化性能较好，可替代有毒性的氧化铍瓷在电子工业中广泛应用。

（1）氮化硅硬度高、化学稳定性高，是理想的坩埚材料，则氮化硅为原子晶体；

故答案为：原子晶体；

（2）N2的电子式为，氮气的密度和空气相近，不能用排空气法，难溶于水，可以用排水法；

故答案为：；排水法收集；

（3）能使湿润红色石蕊试纸变蓝的气体为氨气，根据原子守恒判断，化学反应方程式为：AlN+NaOH+H2O=NaAlO2+NH3↑；

故答案为：AlN+NaOH+H2O=NaAlO2+NH3↑；

（4）C+2H2SO4（浓浓）

△   .

CO2+2SO2+2H2O，生成的气体中二氧化碳占

1

3

，故二氧化碳的物质的量为0.01mol，即碳的质量为0.12g，所以该粗氮化铝中碳的质量分数为

0.12g

10g

×100%=1.2%．

故答案为：1.2%．

AlN的晶格结构是铅锌矿结构（六方对称性的晶体）。

物理特性：比重3.32g/cm3；熔点2750℃；相对介电常数8.5（静态），4.6（高频）；具有直接跃迁能带结构；禁带宽度6.2eV；........等。

中文名称:氮化铝

拼音:danhualv

英文名称：alumin(i)um nitride

分子式:AlN

分子量:40.99

密度:3.235g/cm3

说明:AlN属类金刚石氮化物，最高可稳定到2200℃。室温强度高，且强度随温度的升高下降较慢。导热性好，热膨胀系数小，是良好的耐热冲击材料。抗熔融金属侵蚀的能力强，是熔铸纯铁、铝或铝合金理想的坩埚材料。氮化铝还是电绝缘体，介电性能良好，用作电器元件也很有希望。砷化镓表面的氮化铝涂层，能保护它在退火时免受离子的注入。氮化铝还是由六方氮化硼转变为立方氮化硼的催化剂。室温下与水缓慢反应.可由铝粉在氨或氮气氛中800~1000℃合成，产物为白色到灰蓝色粉末。或由Al2O3-C-N2体系在1600~1750℃反应合成，产物为灰白色粉末。或氯化铝与氨经气相反应制得.涂层可由AlCl3-NH3体系通过气相沉积法合成。

1.氮化铝粉末纯度高，粒径小，活性大，是制造高导热氮化铝陶瓷基片的主要原料。

2.氮化铝陶瓷基片，热导率高，膨胀系数低，强度高，耐高温，耐化学腐蚀，电阻率高，介电损耗小，是理想的大规模集成电路散热基板和封装材料。

工艺路线：氮化铝粉末采用碳热还原氮化法；高导热氮化铝陶瓷基片采用氛常压烧结法。

摘要 一般是翻译成英文的把，翻译 工具翻译的

AlN ceramics has excellent thermal conductivity properties, good electrical insulation, and silicon matched coefficient of thermal expansion and good chemical stability, high temperature corrosion resistance, as well as advantages, is a set structure and function in one integrated high-performance ceramics materials, electronic materials experts have attracted sufficient attention. In recent years, with high-performance devices and the continued application of small-depth, as a high-power IC substrate and heat sink of the candidate materials AlN ceramics, improve their inherent brittleness and improve their machinability gradually be taken seriously. BN composite ceramics and the research because of their good processability and performance burgeoning. Thus, a high thermal conductivity and machinability of AlN / BN composite ceramics increasingly concerned by the researchers. But the question is: AlN / BN composite ceramic sintering very difficult. High temperature, time, pressure sintering method is the traditional preparation methods, supplemented by a liquid phase sintering aids through the promotion of sintering. Pressureless sintering A1N/BN composite ceramics density can be achieved, but of harsh conditions, the mechanical properties are not high. Hot-pressing and sintering to high temperature sintering time of high density, fully AlN grains grow, decrease in the number of grain boundary. However, the hot-pressing AlN / BN ceramics in the microstructure and properties of the existence anisotropy, the microstructure of crude will be significantly deterioration of the thermal conductivity properties of materials.

氮化铝陶瓷和氧化铝陶瓷相比较来说，氧化铝陶瓷会更有优势一些，因为这样能够达到更科学环保以及严谨的使用要求和标准。

所以平时对于不同产品使用一定要多跟专业技术人员沟通，这样能够掌握更多正确的使用方法，多跟别人学习沟通，需要注意以下几个方面。

1.沟通时舍弃你的自尊心.

无谓的自尊和自傲只会成为沟通的绊脚石，因此，至少应当在沟通的时候舍弃自己所谓的自尊心。不要说出“我的自尊心不允许我……”这样的话，这只会让沟通无法进行下去。

2.与沟通对象坦诚相待.

沟通的过程中与沟通对象坦诚相待非常重要，不要有隐瞒，坦诚是你们通过沟通加深合作关系的重要台阶。首先可以通过自己的坦诚，让对方相信自己，进而带动对方对你坦诚，进而促进沟通的顺利愉 快进行。

3.清晰地陈述理由.

无论是什么问题，为什么、怎么做、理由是什么之类的一定要充分地向对方解释，即使没什么理由的行动，也一定要告知对方自己的考虑和想法，得到对方的理解和行动上的支持对于沟通的发展和接下 来事态的发展都有良好的帮助。

微波是频率非常高的电磁波，又称超高频。通常把300MHz~300GHz的电磁波划为微波，其对应的波长范围为1mm~100mm。自从20世纪40年代以来，微波在雷达、通讯、能源、等离子体和固体物理等领域得到了广泛的应用。50年代美国的Von Hippel在材料介质特性方面的开创性工作为微波烧结的应用奠定了基础[1]。材料的微波烧结开始于20世纪60年代中期，Levinson[2]和Tinga[3]首先提出陶瓷材料的微波烧结，到70年代中期，法国的Badot和Berteand[4]及美国的Sutton[5]等开始对微波烧结技术进行系统研究；80年代以后，各种高性能陶瓷和金属陶瓷材料得到广泛应用，相应的制备技术也成了人们关注的焦点。

微波加热是通过微波与介电物质相互作用产生的内电场，内电场使受束缚的离子产生平行移动或偶极子产生转动，由于惯性力、弹性力和摩擦力阻碍离子运动，使内电场变弱或消失，微波能被吸收转变成了热能，因而加热是整体性的，且加热均匀[6]。此外，由于对电磁场的响应时间极短，因而加热速度快。一般采用微波结构陶瓷材料，烧成的时间只用几分钟到几十分钟，与传统烧结时间几十小时相比，效率提高了几十倍。

同时由于通过电磁场直接对物体内部加热，而不像传统方法热能是通过物体表面间接传入物体内部，因而热效率很高。加之，烧结时间又短，因此可以大幅度的节能[7]。微波加热。技术应用于陶瓷材料的烧结是一种理想的选择，因此得到了美、加、英、日、德等发达国家政府、工业界、学术界的广泛重视，各先进国家在陶瓷的微波烧结方面均开展了研究工作，并取得了不少有益结果。我国有少数单位也开始起步，开展了这方面的工作。我国已于1988年将其纳入“863”计划。本文将详细论述微波烧结在陶瓷材料氧化铝、氧化锆及氮化硅等方面的应用。

2 微波烧结在陶瓷材料中的应用

2．1 氧化铝

氧化铝陶瓷由于原料矿物资源丰富，熔点高，绝缘性优异等多种功能，成为应用广泛且价格低廉的一种新型陶瓷。由于纯Al2O3熔点高，杂质少，高温时液相极少，常规烧结时必须依靠对原料的粉碎磨细，增加晶格缺陷，使晶粒活化，以及掺外加剂使之与主晶相形成低共溶有限固相或形成晶界玻璃相以达到烧结的目的[8]。

氧化铝陶瓷通常具有优良的电绝缘性能、低的损耗角正切、高机械强度、满意的化学稳定性及耐温度急变性等优点，在电子、化工、纺织机械等许多工业部门获得广泛应用。

周健[9]采用平均粒度为0.8цm左右的σ－Al2O3细粉，加入3%（质量）的Y2O3在刚玉罐中湿磨36h，混入成型剂，造粒后模压成型，并进一步用冷等静压制得样品。样品采用常规烧结和微波烧结两种方式进行。常规烧结为钼炉，烧结温度1450℃，保温1h；微波烧结采用改进的TE103矩形单模腔，工作频率2.45GHz。两种结果对比如表1。

微波烧结过程中，随着温度的升高，试样对微波能的吸收值增大，至1050℃左右达到最大值，此时Al2O3介电损耗达到最大值。在1250℃下微波烧结随时间增大，试样相对密度也相应提高。在8min后试样迅速致密化，15min左右即达到理论密度的98%左右。之后继续延长烧时间，密度基本上不再变化。通过对微波烧结试样进行SEM分析发现，在微波烧结致密化过程中，Al2O3晶粒长大很少，烧结制品晶粒细小均匀，这是微波烧结陶瓷的一个突出优点。由于快速加热和低温快速烧结可以制备出高度致密化的细晶粒或超细晶粒陶瓷，从而改善于陶瓷材料的若干性能。

2．2 氧化锆

氧化锆陶瓷由于其相变增韧和良好性能已成为主要的结构陶瓷材料之一。特别是在纳米复合陶瓷研究中，将纳米ZrO2作为弥散相对陶瓷基体进行强韧化，已取得了显著的效果[10]。

表1 微波烧结与传统烧结Al2O3陶瓷对比

Table1 Comparisons of Al2O3 ceramics in conventional and microwave sintering

工艺性能

微波烧结

传统烧结

烧结时间（min）

15

60

升温速率（℃·min-1）

150~250

15~20

烧成温度（℃）

1250

1450

相对密度（%）

98

94

抗弯强度（MPa）

380

300

由于ZrO2导热系数很低（约2W/m·K）、热膨胀系数较大，加之其损耗因子在250℃~400℃就开始迅速增大，因此，当微波场均匀性不好时，即使在较低温度（300℃~500℃），生坯件中极易形成局部热斑，并且热斑处的介电损耗会迅速增大，产生热失控，导致坯体开裂。

Zhang jin song[11]等用微波烧结了平均颗粒直径为10~20nm的ZrO2（4mol%Y2O3）。由于他们发明了微波烧结中的能量分布法（energy distribution），因此，控制了ZrO2晶型转变，并且能够快速而均匀地烧结得到颗粒尺寸不超过20nm的ZrO2。

Janney[12]研究了ZrO2-8mol%Y2O3材料的微波烧结，含8mol%Y2O3的ZrO2粉210MPa下预压成型，并在1100℃预烧达到理论密度的58%，在2.45GHz、2.6kW的微波炉Aγ-1%N2气氛中烧成试样，升温速率35℃/min，常规烧结采用相同的制度，达到同样密度时，微波烧结所需的温度低得多，表明微波烧结所需的活化能低。对微烧结及常规烧结试样的显微结构研究发现，两者都处在正常晶粒长大阶段，在晶界及晶粒边缘留有许多残余气孔，而且都有一些气孔被包裹在晶粒内，说明两者都存在不连续晶粒长大，理论密度99.4%的烧结度试样ZrO2晶粒平均大小2.2μm，理论密度99.35%的常规烧结试样ZrO2晶粒平均为3.5μm，大于微波烧结，这与Al2O3得到的规律相同。由此可假设微波烧结时控制机理为导致致密化的过程，如体积扩散与晶界扩散，而那些导致晶粒粗大的的过程如表面扩散及蒸发凝聚则不占主要地位。为何微波烧结过程中一种扩散机制会优先于另一种扩散机制还无法解释。

2．3 氮化硅

氮化硅基陶瓷是一类重要的先进高温结构陶瓷，具有热膨胀系数小、硬度大、弹性模量高以及热温度性能、化学稳定性、绝缘性好等特点，此外它还耐氧化，耐腐蚀和耐磨损等优点使之具有广泛的应用前景[13]。纯的氮化硅在室温时不吸收微波能，近乎微波透明物质，难以依靠自身的介电损耗来加热。如何促使样品均匀地升温到一定的烧结温度是烧结的关键。氮化硅陶瓷的介电损耗不但很低而且随温度变化不大，其导热性也非良好，在快速升温中，样品开裂打弧或局部过热等现象不可避免会出现。

Yoon Chang Kim[14]使用高纯α－Si3N4粉为原料，Al2O3、Y2O3为助烧剂，添加量12%（Al2O3：Y2O3=1：3），混合后以酒精为介质，用Al2O3球球磨24h，干燥分散后，将粉先用30MPa压力预压后用200MPa等静压，压成24×12（mm）的样品。用2.45GHz、6kW微波炉，升温速率25℃/min；常规烧结采用石墨炉无压烧结，烧成制度与微波烧结相同，且均在氮气气氛中烧成。

由于γ－Si3N4低温时在微波中的损耗很小，需要用SiC作为低温吸收微波的发热体，当样品温度起过临界温度1390℃后，立即就会吸收微波自身发热。结果显示微波可以促进α－Si3N4的α相向β相转变的速度，提高密度。比较微波烧结及常规烧结1750℃样品的扫描电镜图，在同样配方、同样烧结制度下，微波烧结材料的基质中有较大的长形颗粒，保温2h后长形颗粒的比例及颗粒度都有了显著增长，而常规烧结的样品即使保温5h也没有这样的效果。在微波烧结中1725℃就可形成针状的β－Si3N4样品，而常规烧结1800℃也无法获得这样多并且针状显著的β－Si3N4。

徐耕夫[15]也研究了Si3N4微波烧结，发现当采用2.45GHz微波源时，一般用混合加热模式；而采用28GHz或30GHz微波源则可用直接加热方式。微波烧结Si3N4与常规电阻加热相比，有促进致密化，促进α－Si3N4→β－Si3N4相转变和促进长住状β相晶粒长大等特点。从而，使材料在保持较高抗弯强度同时，达到较高的断裂韧性。

2．4 氮化铝

作为一种新型的陶瓷材料，氮化铝陶瓷在工业各领域，尤其是在电子工业有着重要的用途[16]。但由于AlN是共价化合物，有限的原子运动限制了纯AlN在常规温度下的完全烧结，而AlN在高温（1600℃）下的分解是获得AlN致密体的主要难题。因此，需借助较高的烧结压力和添加烧结助剂。众多研究表明：高的纯度、小的粒度和窄的粒度分布是提高AlN烧结性能的关键。因此，如何制备出纯度高、粒度小、成本低、烧结性能好的AlN粉末，是生产性能优良、能够商业化的AlN陶瓷的前提和基础[17]。

AlN陶瓷的介电损耗和介电常数很低且随温度变化不大，它不可能凭借自身的介电损耗特点，在微波作用下来达到烧结温度。因此，徐耕夫等[18]利用微波烧结系统结合适当的烧结工艺对自蔓延高温合成（SHS）制备的氮化铝粉的烧结行为和微观结构进行了研究。样品由AlN粉和3%Y2O3（质量百分数）球磨后干压成试条。样品首先进行预烧结，在流动的氮气气氛下在1200℃预烧结6min，接着进行微波烧结，烧结温度为1600℃。

样品在快速的升温阶段，能在2min内达到近1400℃，接着很快进入烧结阶段，达到1600℃左右，整个过程大约5min，在烧结阶段保温4min能获得相对致密度为98.7%的氮化铝陶瓷。在1600℃随着保温时间的增加，密度相应增加，晶粒也有长大，晶界面含量减少。微波烧结AlN陶瓷的TEM分析显示了AlN完整的近乎圆形的晶粒，平均晶粒尺寸为1.4μm。这与其较低的烧结温度和较短的烧结时间有关。此外，烧结温度明显降低，“微波效应”在氮化铝的烧结中得到体现。

2．5 PZT陶瓷

钛锆酸铅是一种重要的压电陶瓷。在常规电阻炉烧结过程中，生坯中的PbO组分易于损失，烧结温度越高，保温时间越长，则损失微波快速烧结PZT陶瓷，可降低烧结温度、缩短烧结时间，并促进致密化过程。这一点对于尺寸很小的PZT超声换能器阵列的烧结尤其有利。

田岛健一[20]研究了一种由70×70个柱组成的PZT陈列，横截面积尺寸为100μm×100μm，高400μm。采用常规电阻炉，烧结温度1200℃，保温60分钟，结果晶粒粗大，棱柱横截面积变形很大。而采用30GHz微波源在1100℃烧结10分钟，棱柱横面积能完好地保持生坯的形状。微波烧结的PZT陶瓷，在机电偶合系数Kp不降低的同时，抗弯强度能提高一倍以上。

对于PZT铁电陶瓷，2.45GHz微波烧结与常规电阻炉烧结的效果对比如表2[21]。文献作者认为微波烧结细化晶粒、减小缺陷尺寸是使抗击穿场强和断裂强度提高的主要原因之一。另外微波快速烧结能减少铅蒸发，有利于晶界净化和保持微区组成稳定，这也对机、电性能的提高有贡献。

2．6PTC陶瓷

PTC陶瓷是正温度系数热敏陶瓷的简称，它的主要成分是钛酸钡。近20年来，PTC陶瓷材料作为一种重要的功能材

表2 微波烧结与传统烧结的PZT陶瓷性能对比

Table2 Comparisons of PZT ceramics in conventional and microwave sinter

工艺性能

微波烧结

传统烧结

烧结条件

960℃×15min

960℃×120min

相对密度（%）

98.9

98.7

晶粒尺寸（um）

3.2

7.0

介电常数（∑max）

20100

20180

击穿场强（kV·mm－1）

10.5

6.2

抗弯强度（MPa）

89

65

表3 传统烧结与微波烧结的PTC陶瓷对比

Table3 Comparisons of PTC ceramics in conventional and microwave sinter

项目

传统烧结

微波烧结

总烧成时间（min）

480~600

90

升温速率（℃·min-1）

4~5

30~120

烧成最高温度（℃）

1300

1100

保温时间（min）

30

10

最小电阻率的半导体含量（%）

0.15~0.30

0.15~1.0

料得到了广泛的关注，并取得了迅速的发展。由于PTC陶瓷具有无明火、无噪音、无干扰、体积小、质量轻、节能省电、安全可靠、使用寿命长等优点，因此其应用领域十分广阔[22]。PTC传统的合成方法，因原料机械振合的不均匀性和高温固相反应全过程的长时性，使所得产品的晶粒尺寸粗而不匀，严重降低了材料敏PTC效应(Positive Temperature Coefficient 正温度系数效应)。而微波合成的PTC陶瓷材料的性能可满足过流、过热保护的要求。

PTC陶瓷微波合成的工艺[23]：首先以二氧化钛和碳酸钡为主要原料，采用通常的混合工艺进行配料，在1150℃左右合成碳酸钡，也可用化学法或水热法制取碳酸钡，然后再引入其它固溶体组元，以调节基方组成的居里温度，并添加施主和受主杂质以及烧结助剂，经球磨混合粉碎、造粒、成型、微波烧结合成PTC陶瓷材料。

总之，采用微波烧成的PTC陶瓷，不仅可缩短烧成时间、降低烧成温度(见表3)，而且能提高烧成制品的性能。这是由于微波烧成温度的升降十分迅速，快速加热时形成的晶粒尺寸细小，冷却时晶界偏析（受主杂质在晶界上析出）几乎完全避免，因此微波烧成易得到低电阻高性能的PTC陶瓷材料。

3 结束语

微波烧结作为一种革命性的烧结技术，具有巨大的发展潜力。作为一种省时、节能、节省劳动、无污染的技术，微波烧结能满足当今节约能源、保护环境的要求；其次它具有的活化烧结特点有利于获得优良的显微组织，从而提高材料性能。再次，微波与材料耦合的特点，决定了用微波可进选择性加热，从而制得具有特殊组织结构的材料。

在规模化应用方面，已成功地进行了陶瓷材料的小批量和连续化微波烧结[24]。已证明在规模化水平，微波烧结在节能、省时和所得产品性能等方面皆优于常规烧结技术。其唯一的缺点是设备投资大，但考虑到该技术具有的显著特点，用该技术烧结的产品性能价格比完全可以超过的电阻加热炉。此外，阻碍该技术实用化的技术困难还有[25]：烧结材料的种类局限性、加热过程热失控、温度难以准确测量和控制、烧结件开裂、烧结产量低等。

综上所述，微波加热技术作为一门应用于陶瓷行业的新技术，还有很多工作要做。然而微波加热技术具有不可抵档的优势，人类的智慧必将会解决这些问题而成功地将微波加热技术应用于陶瓷行业，使材料的加工方式发生质的飞跃，极大提高生产效率，提高产品质量，促进生产力的发展。

一、论文的内容范围及总体要求

（一）、论文应就特种设备安全技术科学相关问题进行分析、研究和阐述，论文内容应是对特种设备安全技术科学发展起推动作用的、经过分析－归纳－验证的、符合逻辑思维规律的陈述；

（二）、论文应有独到的论点、具有特色的论据和合乎逻辑的论证；

（三）、论文类别包括特种设备安全技术/管理经验总结、检验技术或检验方法研究专题报告、检测仪器或工具发明的科研成果论述、检验科学技术发展趋势综述等；

（四）、论文应结构严谨、内容丰富、重点突出，表述方式以议论和说明为主。

二、论文写作的具体要求

（一）、标题应确切恰当

标题应尽可能简短，既能概括全篇内容，又能引人注目。

（二）、选题应有特色

选题时应注意问题的具体性、典型性和针对性，应是人们普遍关心的、亟待解决的问题。

（三）、论点应正确鲜明

论点正确是指作者的观点合理，符合理论和实际，经得起推敲和检验。论点鲜明是指作者态度明朗，不模棱两可。

（四）、论据应确凿充分

论据应围绕主题，选择的材料应真实、可靠、典型、充分，使论点与论据能相互结合、统一。

（五）、论证逻辑应严密

论文应以逻辑推理的形式用论据来证明论点，应具体分析，运用材料就事论理，抓住事物的本质，从理论和实践的结合上解决问题。逻辑严密主要体现在论证方法上，一般为归纳法和演绎法。

（六）、论文结构应严谨，重点突出

论文结构应合理，前后连贯，主次分明，周密严谨，使读者能完整地理解文章的内容。

（七）、语言应准确、朴实、生动，图文并茂

语言准确主要是指用词准确，概念明确；语句简捷，表述恰当，叙述的事实可信；句子联接合乎逻辑，推理清楚。语言朴实是指言之有物，不讲空话；言之有序，条理清楚。语言生动是指论文阐述道理生动活泼，以求更具有说服力量。图文并茂是指文字和图、像、表、式能融会贯通，揉为一体，不脱节。

（八）、体例规范

1、篇幅及字体：全文要求3000～5000字；文字一律采用中文简体，标题采用三号宋体字加黑，小标题采用小三号宋体字加黑，正文采用四号宋体字；用A4纸打印。

2、论文标题及小标题：应居中、美观、简明、醒目；标题后不加标点符号；若小标题后接排正文，其后可空一格；文内小标题前后标志方法应统一。

3、章节及层次：应合理设置，前后统一。层次较多时，各层序码应清晰标注。第一级采用一、二、三等，第二级采用（一）、（二）、（三）等，第三级采用1、2、3等，第四级采用（1）、（2）、（3）等，第五级采用①、②、③等。

4、作者及其工作单位：应写在论文标题之下、正文之上。

5、内容摘要：包括从事此项工作的目的，工作的主要内容和过程，取得的成果和发现的特点、结论及其价值和意义。一般不超过200字，置于作者署名之下、文章开头之前的上方居中处。

6、计量单位：采用国际单位制，一律用符号表示，不采用中文名称。

7、名词术语：全篇论文中指同一事物的名词术语应前后一致。

8、公式：位置居中，其后不加标点，也不写计量单位，若对公式编号，将编号加圆括号后，写在公式右侧行末。

9、插图：用黑色墨水描绘或用计算机绘制，制图应执行国家标准。

10、参考文献格式：作者、书名（期刊名）、出版单位、出版时间（期号）等。

11、引用标准（规范）格式：标准（规范）编号、年号、标准（规范）名称等。

有关资料显示，氮化硅Si 3 N 4陶瓷基片弹性模量为320GPa，抗弯强度为920MPa，热膨胀系数仅为3.2×10 -6 /°C，介电常数为9.4，具有硬度大、强度高热膨胀系数小、耐腐蚀性高等优势。由于Si 3 N 4 陶瓷晶体结构复杂，对声子散射较大，因此早期研究认为其热导率低，如Si 3 N 4 轴承球、结构件等产品热导率只有15W/(m·K)~30W/(m·K)。但是，通过研究发现，Si 3 N 4 材料热导率低的主要原因与晶格内缺陷、杂质等有关，并预测其理论值最高可达320W/(m·K)。之后，在提高Si3N4材料热导率方面出现了大量的研究，通过工艺优化，氮化硅陶瓷热导率不断提高，目前已突破177W/(m·K)。

此外，与其他陶瓷材料相比，Si 3 N 4 陶瓷材料具有明显优势，尤其是在高温条件下氮化硅陶瓷材料表现出的耐高温性能、对金属的化学惰性、超高的硬度和断裂韧性等力学性能。Si 3 N 4 陶瓷的抗弯强度、断裂韧性都可达到AlN的2倍以上， 特别是在材料可靠性上，Si 3 N 4 陶瓷基板具有其他材料无法比拟的优势。

而氮化铝AlN，是兼具良好的导热性和良好的电绝缘性能少数材料之一，氮化铝具备以下优点：

（1）氮化铝的导热率较高，室温时理论导热率最高可达320W/(m·K)，是氧化铝陶瓷的8～10倍，实际生产的热导率也可高达200W/(m·K)，有利于LED中热量散发，提高LED性能；

（2）氮化铝线膨胀系数较小，理论值为4.6×10 -6 /K，与LED常用材料Si、GaAs的热膨胀系数相近，变化规律也与Si的热膨胀系数的规律相似。另外，氮化铝与GaN晶格相匹配。热匹配与晶格匹配有利于在大功率LED制备过程中芯片与基板的良好结合，这是高性能大功率LED的保障。

（3）氮化铝陶瓷的能隙宽度为6.2eV，绝缘性好，应用于大功率LED时不需要绝缘处理，简化了工艺。

（4）氮化铝为纤锌矿结构，以很强的共价键结合，所以具有高硬度和高强度，机械性能较好。另外，氮化铝具有较好的化学稳定性和耐高温性能，在空气氛围中温度达1000℃下可以保持稳定性，在真空中温度高达1400℃时稳定性较好，有利于在高温中烧结，且耐腐蚀性能满足后续工艺要求。

化学性质：钠钙玻璃易水解 耐高温　

常用上程陶瓷材料主要包括:金属(过渡金属或与之相近的金属)与硼、碳、硅、氮、氧等非金属元素组成的化合物，以及非金属元素所组成的化合物，如硼和硅的碳化物和氮化物。

根据其元素组成的不同可以分为:氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、碳化物陶瓷、硅化物陶瓷和硼化物陶瓷。此外，近年来玻璃陶瓷作为结构材料也得到了广泛的应用。

2氧化物陶瓷

氧化物陶瓷材料的原子结合以离子键为主，存在部分共价键，因此具有许多优良的性能。大部分氧化物具有很高的熔点，良好的电绝缘性能，特别是具有优异的化学稳定性和抗氧化性，在上程领域已得到了较广泛的应用。

2.1氧化铝陶瓷

氧化铝陶瓷又称刚玉瓷，一般以α-A1203为主晶相。根据A1203含量和添加剂的不同，有不同系列。如根据A1203含量不同可分为75瓷，85瓷，95瓷，99瓷等根据其主晶相的不同可分为莫来石瓷、刚玉-莫来瓷和刚玉瓷根据添加剂的不同又分为铬刚玉、钛刚玉等。

Al203陶瓷是耐火氧化物中化学性质最稳定、机械强度最高的一种A1203陶瓷与大多数熔融金属不发生反映，只有Mg, Ca,Zr和Ti在一定温度以上对其有还原作用热的硫酸能溶解A1203，热的HCl, HF对其也有一定腐蚀作用A1203陶瓷的蒸汽压和分解压都是最小的。由于A1203陶瓷优异的化学稳定性，可广泛地用于耐酸泵叶轮、泵体、泵盖、轴套，输送酸的管道内衬和阀门等。

氧化铝的含量高于95%的Al203陶瓷具有优异的电绝缘性能和较低的介质损耗等特点，因而在电子、电器方面有十分广阔的应用领域。

A1203陶瓷的高硬度和耐磨性在机械领域得到了广泛应用。如制造纺织耐磨零件、刀具。各种发动机中还大量使用A1203陶瓷火花塞。

透明Al203陶瓷对于可见光和红外线有良好的透过性，同时具有高温强度高、耐热性好、耐腐蚀性强等特点。可用于制造高压钠灯灯管、红外检测窗口材料等。

2. 2氧化锆(Zr02)陶瓷

Zr02有二种锆同素异形体立方结构(c相)、四方结构(t相)及单斜结构(m相)。根据所含相的成分不同，Zr02陶瓷可分为稳定Zr02陶瓷材料、部分稳定Zr02陶瓷。

2. 2. 1稳定Zr02陶瓷

稳定Zr02陶瓷主要由立方相组成，其耐火度高、比热与导热系数小，是理想的高温隔热材料，可以用做高温炉内衬，也可作为各种耐热涂层。

稳定Zr02陶瓷化学稳定性好，高温时仍能抗酸性和中性物质的腐蚀，但不能抵抗碱性物质的腐蚀。周期表中第V , VI ,VII族金属元素与其不发生反应，可以用来作为熔炼这此金属的坩埚。

纯Zr02是良好的绝缘体，由于其明显的高温离子导电特性，可作为2000℃使用的发热元件，高温电极材料，还可用作产生紫外线的灯。

此外利用稳定Zr02的氧离子传导特性，可制成氧气传感器，进行氧浓度的测量。

2. 2. 2部分稳定Zr02陶瓷

部分稳定Zr02陶瓷由t c双相组织组成，具有非常高的强度，断裂韧性和抗热冲击性能，被称为“陶瓷钢”。同时其热传导系数小，隔热效果好，而热膨胀系数又比较大，比较容易与金属部件匹配，在日前所研制的陶瓷发动机中用于气缸内壁、活塞、缸盖板部件。

部分稳定Zr02陶瓷还可作为采矿和矿物工业的无润滑轴承，喷砂设备的喷嘴，粉末冶金上业所用的部件，制药用的冲压模等。

另外，部分稳定Zr02陶瓷还可用作各种高韧性，高强度工业与医用器械。如纺织工业落筒机用剪刀、羊毛剪，磁带生产中的剪刀，微电子工业用工具，此外由于其不与生物体发生反应，也可用作生物陶瓷材料。

2.3 MgO陶瓷

MgO陶瓷的主晶相为MgO，属立方晶系氯化钠结构，熔点2800℃,理论密度3.58 g/cm2，在高温下比体积电阻高，介质损耗低，介电系数为9.12具有良好的电绝缘性，属于弱碱性物质。MgO对碱性金属熔渣有较强的抗侵蚀能力，与镁、镍、铀钍、铝、钼等不起作用，可用于制备熔炼金属的坩锅、浇注金属的模子，高温热电偶的保护管，高温炉的炉衬材料等。

3氮化物陶瓷

氮化物包括非金属和金属元素氮化物，他们是高熔点物质。氮化物陶瓷的种类很多，但都不是天然矿物，而是人工合成的。日前工业上应用较多的氮化物陶瓷有氮化硅(Si3N4)、氮化硼(BN)、氮化铝(AlN)、氮化钛(TiN)等。

3. 1氮化硅(Si3N4)陶瓷

Si3N4陶瓷材料的热膨胀系数小，因此具有较好的抗热震性能在陶瓷材料中，Si3N4的弯曲强度比较高，硬度也很高，同时具有自润滑性，摩擦系数小，与加油的金属表明相似，作为机械耐磨材料使用具有较大的潜力Si3N4陶瓷材料的常温电阻率比较高，可以作为较好的绝缘材料Si3N4陶瓷耐氢氟酸以外的所有无机酸和某些碱液的腐蚀，也不被铅、锡、银、黄铜、镍等熔融金属合金所浸润与腐蚀高温氧化时材料表面形成的氧化硅膜可以阻碍进一步氧化，抗执化温度达1800℃。

Si3N4陶瓷可用作热机材料、切削工具、高级耐火材料，还可用作抗腐蚀、耐磨损的密封部件等。

3. 2氮化铝(AlN)陶瓷

AIN属于共价键化合物，六方晶系，纤维锌矿型结构，白色或灰白色，密度3.26g/cm2，无熔点，在2200℃- 2250℃升华分解，热硬度很高，即使在分解温度前也不软化变形。具有优异的抗热震性。AlN对Al和其它熔融金属、砷化稼等具有良好的耐蚀性，尤其对熔融Al液具有极好的耐侵蚀性，此外，还具有优良的电绝缘性和介电性质但AlN的高温抗氧化性差，在大气中易吸潮、水解。

AlN可以用作熔融金属用坩锅、热电偶保护管、真空蒸镀用容器，也可用作真空中蒸镀金的容器、耐热砖等，特别适用于作为2000℃左右氧化性电炉的炉衬材料AlN的导热率是A1203的2-3倍，热压时强度比Al203还高可用于高强度、高导热的场合，例如大规模集成电路的基板等。

3. 3氮化硼(BN)陶瓷

氮化硼(BN)陶瓷存在着六方与立方结构两种BN材料。

3.3.1六方BN

六方BN具有自润滑性，可用于机械密封、高温固体润滑剂，还可用作金属和陶瓷的填料制成轴承。其耐热性非常好，可以在900℃以下的氧化气氛中和2800℃以下的氮气和惰性气氛中使用。六力BN对酸碱和玻璃熔渣有良好的耐侵蚀性，对大多数熔融金属既不润湿也不发生反应，因此可以用作熔炼有色金属、贵金属和稀有金属的坩锅、器皿等部件。BN既是热的良导体，又是电的绝缘体。它的击穿电压是氧化铝的4- 5倍，介电常数是氧化铝的1/2，可用来做超高压电线的绝缘材料。BN对微波和红外线是透明的，可用作透红外和微波的窗口。BN在超高压下性能稳定，可以作为压力传递材料和容器。BN是最轻的陶瓷材料，可以用于飞机和宇宙飞行器的高温结构材料。此外，利用BN的发光性，可用作场致发光材料。涂有BN的无定形碳纤维可用于火箭的喷嘴等。

3. 3.2立力BN

立方BN为闪锌矿结构，化学稳定性高，导热及耐热性能好，其硬度与人造金刚石相近，是性能优良的研磨材料。与金刚石相比，其最突出的优点在于高温下不与铁系金属反应，并且可以在1400℃的温度使用。

立力BN除了直接用作磨料外，还可以将其与某些金属或陶瓷混合，经烧结制成块状材料，作为各种高性能切削刀具。

4碳化物陶瓷

典型碳化物陶瓷材料一有碳化硅(SiC)、碳化硼(B4C)碳化钛(TiC)碳化锆( ZrC等)、碳化物的共同特点是高熔点，许多碳化物的熔点都在3000℃以上。碳化物在非常高的温度下均会发生氧化，但许多碳化物的抗氧化能力都比W，Mo等高熔点金属好。大多数碳化物都具有良好的电导率和热导率，许多碳化物都有非常高的硬度，特别是B4C的硬度仅次于金刚石和立方氮化硼，但碳化物的脆性一般较大。

4. 1碳化硅(SiC)陶瓷

碳化硅没有熔点，在常压下2500℃时发生分解。碳化硅的硬度很高，莫氏硬度为9.2-9.5,显微硬度为33400MPa,仅次于金刚石、立力BN和B4C等少数几种物质。

碳化硅的热导率很高，大约为Si3N4的2倍其热膨胀系数大约相当于A1203的1/2；抗弯强度接近Si3N4材料，但断裂韧性比Si3N4小具有优异的高温强度和抗高温蠕变能力，热压碳化硅材料在1600℃的高温抗弯强度基本和室温相同抗热震性好。其化学稳定性高，不溶于一般的酸和混合酸中。

氧化物、氮化物结合碳化硅材料已经大规模地用于冶金、轻工、机械、建材、环保、能源等领域地炉膛结构材料、隔焰板、炉管、炉膛等碳化物材料制备的发热元件正逐步1600℃以下氧化气氛加热的主要元件高性能碳化硅材料可以用于高温、耐磨、耐腐蚀机械部件碳化硅材料用于制造火箭尾气喷管高效能热交换器也取得了良好的效果此外，碳化硅是各种高温燃气轮机高温部件提高使用性能的重要候选材料。

4.2碳化硼(BC)陶瓷

碳化硼的显著特点是高熔点(约2450℃)低比重，其密度仅是钢的1/3低膨胀系数高导热高硬度和高耐磨性，其硬度仅低于金刚石和立方BN较高的强度和一定的断裂韧性，热压B4C的抗弯强度为400-600MPa,断裂韧性为6.0MPa.ml/2具有较大的热电动势(100 μV/k),是高温P型半导体，随B4C中碳含量的减少，可从P型半导体转变为N型半导体具有高的中子吸收截面。

B4C所具有的优异性能，除了大量用作磨料之外，还可以制作各种耐磨零件、热电偶元件、高温半导体、宇宙飞船上的热电转化装置、防弹装甲、反应堆控制棒与屏蔽材料等。

5玻璃陶瓷材料

将特定组成(含晶核剂)的玻璃进行晶化热处理，在玻璃内部均匀析出大量微小晶体并进一步长大，形成致密微晶相，玻璃相填充于晶界，得到像陶瓷一样的多晶固体材料统称为玻璃陶瓷，也称之为微晶玻璃。

5. 1低膨胀玻璃陶瓷

这类玻璃陶瓷的特点是其显微组织为架状硅酸盐，主晶相分别为β一石英、β一钾辉石、β一钾霞石，具有热膨胀系数低(可为负值)、强度高、热稳定性能好、使用温度高等特点，并可制成透明和浊白两种类型。低膨胀系数对于构件尺寸稳定性及抗热震是十分有利的，所以可以用作航天飞机上尺寸稳定性要求高的零件。低膨胀玻璃陶瓷是目前生产量最大的玻璃陶瓷，广泛用来制作各种高级炊具、高温作业观察窗、微波炉盖、大型天文望远镜和激光反射镜的支撑棒，激光元器件以及航天飞机上的重要零部件。

5. 2表面可强化玻璃陶瓷

玻璃陶瓷的强度比一般玻璃要大好几倍，抗弯强度可达到88-250MPa，但在某些特殊场合仍然不能满足要求，需要进一步提高强度。由于脆性材料的破坏大多起源于表面微裂纹，可以采用在玻璃陶瓷材料表面引入压应力薄层的方法，阻止表面微裂纹的扩展，从而提高材料的强度。通常采用的两种方法有两种，一是利用表层和内部热膨胀差引入表面压应力层，二是采用离子交换引入表面压应力层。

5.3可加工玻璃陶瓷

可加工玻璃陶瓷容易机械加工的主要原因在于其主晶相为氟云母结构，已发现可加工玻璃陶瓷中的氟云母主要有3种:氟金云母、四硅氟云母和锂云母。由于云母片易于解理，这种独特的显微结构使得含云母的玻璃陶瓷可以采用普通的钻、锯或车削、磨等加工到精密尺寸。以氟云母为主晶相的可加工玻璃陶瓷，具有高热震抗力、优异的绝缘性能、高介电强度低介电损耗。碱土云母可加工玻璃陶瓷具有较高的强韧性、更高的热稳定性(>1100℃)和绝缘性。因此，可加工玻璃陶瓷，在电绝缘、微波技术以及精密仪器和航空、航天领域具有广阔的应用前景。