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稀土氧化物对常压烧结氮化硅陶瓷性能的影响  
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【英文篇名】 Rare Earth Oxides on Property of Pressureless Sintered Si_3N_4 Ceramics
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【作者】 段于森; 张景贤; 李晓光; 黄鸣鸣; 施鹰; 谢建军; 江东亮;
【英文作者】 DUAN Yu-Sen; ZHANG Jing-Xian; LI Xiao-Guang; HUANG Ming-Ming; SHI Ying; XIE Jian-Jun; JIANG Dong-Liang; State Key Laboratory of High Performance Ceramics and Superfine Microstructures; Shanghai Institute of Ceramics; Chinese Academy of Sciences; School of Materials Science and Engineering; Shanghai University;
【作者单位】 中国科学院上海硅酸盐研究所高性能陶瓷和超微结构国家重点实验室; 上海大学材料科学与工程学院;
【文献出处】 无机材料学报 , Journal of Inorganic Materials, 编辑部邮箱 2017年 12期  
期刊荣誉：中文核心期刊要目总览  ASPT来源刊  中国期刊方阵  CJFD收录刊
【中文关键词】 稀土氧化物; 氮化硅; 热导率; 常压烧结;
【英文关键词】 rare earth oxide; silicon nitride; thermal conductivity; pressureless sintering;
【摘要】 高导热氮化硅陶瓷是大功率电力电子器件散热的关键候选材料。研究采用稀土氧化物(Re_2O_3)和氧化钛(Ti O_2)烧结助剂体系,通过低温常压烧结方法来制备氮化硅陶瓷,以有效降低成本,满足实际应用的需求。系统研究了烧结助剂种类及含量对Si_3N_4陶瓷的致密化行为、热导率、显微结构以及力学性能的影响。研究发现随着稀土离子半径的增大,材料的致密度和热导率均呈现下降趋势,添加Sm_2O_3后样品最高密度仅为3.14 g/cm~3。但是当Sm_2O_3-Ti O_2烧结助剂含量为8wt%时,样品断裂韧性可达5.76 MPa?m~(1/2)。当添加Lu_2O_3且烧结助剂含量为12wt%时,材料的密度可达3.28 g/cm~3,但是大量存在的第二相导致热导率仅为42.3 W/(m·K)。研究发现该材料具有良好的断裂韧性。经1600℃退火8 h后,Er_2O_3-Ti O_2烧结助剂样品的热导率达到51.8 W/(m·K),基本满足一些功率电路基板材料的实际应用需求。
【英文摘要】 High thermal conductivity Si_3N_4 ceramic is a prospective substrate material for high-power electronic devices. In this paper, pressureless and liquid-phase sintering was proposed using Re_2 O_3(Re=Sm, Er, Lu)-Ti O_2 as sintering additives to effectively reduce the cost for applications. Effect of the additive type and content on microstructure, mechanical properties and thermal conductivity of the ceramic were investigated. Results showed that the relative density, thermal conductivity and grain size of S...
【基金】 国家自然科学基金(51572277); 科技部重点研发计划(2016YFB0700300)~~
【更新日期】 2018-01-12
【分类号】 TQ174.1
【正文快照】 氮化硅陶瓷具有优异的力学性能以及良好的抗热震性能,被广泛应用于结构陶瓷领域[1-2]。1995年Haggerty和Lightfoot等[3-4]发现氮化硅陶瓷的理论热导率可达到320 W/(m·K),这引起了广泛关注。目前氮化硅陶瓷热导率最高可达177 W/(m·K),由Zhou等[5]采用反应重烧结技术(SRBSN)并?

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